JP2012137970A - Information processing device and method, and program - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To realize a mouse equivalent operation only by an eye movement of a user in the absence of binding of the head.SOLUTION: A display unit 11 has a display area in a predetermined shape and displays an image in the display area. An imaging unit 12 images an eyeball 2 of a user on which the display area is reflected, thereby generating data of a captured image. A reference detection unit 21 detects a moving reference point that moves along with a visual line movement of the user and a fixed reference point that can be determined to remain almost stationary even in the case of visual line movement of the user, from the data of the captured image generated by the imaging unit 12, and generates a vector from the fixed reference point to the moving reference point as a displacement amount V(x, y). A visual line detection unit 22 detects a movement vector ▵V(▵x, ▵y) as the amount of the visual line movement of the user based on a reference displacement amount Vo(xo, yo) generated in the past and the displacement amount V(x, y) generated at this time.

Description

本発明は、情報処理装置及び方法、並びにプログラムの技術に関し、特に、頭部の束縛がない状態でユーザが眼を動かすだけで、マウス操作と等価な操作を実現可能にする技術に関する。   The present invention relates to an information processing apparatus and method, and a program technique, and more particularly, to a technique that enables an operation equivalent to a mouse operation to be realized simply by moving a user's eyes in a state where there is no head restraint.

従来より、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置に対して情報を入力する操作として、入力機器を用いた入力操作が用いられている。特に、このような入力機器を用いた入力操作としては、マウスを用いた入力操作、即ちいわゆるマウス操作が広く用いられている。マウス操作の代表的な操作としては、アイコン等を選択するために、当該アイコン等までマウスポインタを移動させて、クリックする操作が知られている。   Conventionally, an input operation using an input device has been used as an operation for inputting information to an information processing apparatus such as a personal computer. In particular, as an input operation using such an input device, an input operation using a mouse, that is, a so-called mouse operation is widely used. As a typical operation of the mouse operation, in order to select an icon or the like, an operation of moving and clicking the mouse pointer to the icon or the like is known.

近年、マウス操作と等価な入力操作(以下、「マウス等価操作」と呼ぶ)を、マウスを用いずに、マウスポインタを含む画面を見るユーザの眼の動きだけで行いたいという要求が存在する。
近年、このような要求に応えるために、人間の眼球の視線位置を検出する技術が研究開発されている(特許文献1乃至3参照)。
In recent years, there has been a demand to perform an input operation equivalent to a mouse operation (hereinafter referred to as “mouse equivalent operation”) only by the movement of the eyes of a user viewing a screen including a mouse pointer without using a mouse.
In recent years, in order to meet such a demand, a technique for detecting the line-of-sight position of a human eyeball has been researched and developed (see Patent Documents 1 to 3).

特開平9−18760号公報JP-A-9-18760 特開2001−61785号公報JP 2001-61785 A 特開平6−347866号公報JP-A-6-347866

しかしながら、特許文献1乃至3に記載された技術は、ユーザが頭部を固定してファインダを覗いたり、ヘッド・マウント・ディスプレイを頭部に装着したり、といった頭部を何かしらで束縛することが前提とされている。
しかしながら、マウス等価操作をするだけのために頭部が束縛されることは、ユーザにとって不快であり、このような頭部の束縛がない状態でマウス等価操作を実現することが要望されている状況である。
However, the techniques described in Patent Documents 1 to 3 allow the user to bind the head with something, such as fixing the head and looking through the viewfinder, or wearing a head-mounted display on the head. It is assumed.
However, it is uncomfortable for the user that the head is constrained only for the mouse equivalent operation, and it is desired to realize the mouse equivalent operation without such a head constraint. It is.

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、頭部の束縛がない状態でユーザが眼を動かすだけで、マウス等価操作を実現可能にすることを目的とする。   The present invention has been made in view of such a situation, and an object of the present invention is to make it possible to realize a mouse equivalent operation simply by moving a user's eye without a head restraint.

本発明の一態様によると、
所定形状の表示領域を有する表示手段と、
前記表示領域が映り込んだユーザの眼球を撮像することによって、撮像画像のデータを生成する撮像手段と、
前記撮像手段により生成された前記撮像画像のデータから、前記ユーザの視線移動に伴って動く移動基準点と、前記ユーザの視線移動があっても略静止していると判断できる不動基準点とを検出し、前記不動基準点から前記移動基準点までを示すベクトルをズレ量として生成する基準検出手段と、
前記基準検出手段により過去に生成された前記ズレ量を基準ズレ量として、当該基準ズレ量と、前記基準検出手段により今回生成された前記ズレ量とに基づいて、ユーザの視線の移動量を検出する視線検出手段と、
を備える情報処理装置を提供する。
According to one aspect of the invention,
Display means having a display area of a predetermined shape;
Imaging means for generating captured image data by imaging the user's eyeball in which the display area is reflected;
From the captured image data generated by the imaging means, a movement reference point that moves as the user moves the line of sight, and a stationary reference point that can be determined to be substantially stationary even if the user moves the line of sight. A reference detecting means for detecting and generating a vector indicating the distance from the stationary reference point to the moving reference point as a shift amount;
The amount of movement of the user's line of sight is detected based on the reference deviation amount and the deviation amount currently generated by the reference detection means, with the deviation amount generated in the past by the reference detection means as a reference deviation amount. Gaze detection means for
An information processing apparatus is provided.

本発明の別の態様によると、上述した本発明の一態様に係る情報処理装置に対応する情報処理方法及びプログラムを提供する。   According to another aspect of the present invention, there is provided an information processing method and program corresponding to the information processing apparatus according to one aspect of the present invention described above.

本発明によれば、頭部の束縛がない状態でユーザが眼を動かすだけで、マウス等価操作が実現可能になる。   According to the present invention, a mouse equivalent operation can be realized simply by moving a user's eyes without a head restraint.

本発明の情報処理装置の一実施形態としての視線入力装置の外観構成を示す背面からの斜視図である。It is a perspective view from the back which shows the appearance composition of a look input device as one embodiment of an information processor of the present invention. 図1の視線入力装置による視線位置を検出する手法を説明する図であって、表示部が映り込んだ眼球を撮像した結果を示す図である。It is a figure explaining the method of detecting the gaze position by the gaze input device of FIG. 1, Comprising: It is a figure which shows the result of having imaged the eyeball which the display part reflected. 図2の撮像画像における瞳領域4の部分についての拡大図である。It is an enlarged view about the part of the pupil area | region 4 in the captured image of FIG. 図2の撮像画像における表示部像領域5の部分についての拡大図である。It is an enlarged view about the part of the display part image area | region 5 in the captured image of FIG. 瞳中心と像中心との相対的位置関係を表すズレ量について説明する図であって、図2の撮像画像における瞳領域4の部分についての拡大図である。It is a figure explaining the deviation | shift amount showing the relative positional relationship of a pupil center and an image center, Comprising: It is an enlarged view about the part of the pupil area | region 4 in the captured image of FIG. 図1の視線入力装置の機能的構成を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the functional structure of the gaze input apparatus of FIG. 図6の視線入力装置が実行する情報入力処理の流れの一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the flow of the information input process which the gaze input device of FIG. 6 performs. 図7の情報入力処理のうち、SW処理の詳細な流れの一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the detailed flow of SW process among the information input processes of FIG. 図7の情報入力処理のうち、基準検出処理の詳細な流れの一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the detailed flow of a reference | standard detection process among the information input processes of FIG. 図7の情報入力処理のうち、視線検出処理の詳細な流れの一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the detailed flow of a gaze detection process among the information input processes of FIG. 図10の視線検出処理によって決定される、マウスポインタ移動の方向を説明する図である。It is a figure explaining the direction of a mouse pointer movement determined by the gaze detection process of FIG. 図9の基準検出処理のうち、像中心検出処理の詳細な流れの一例を示すフローチャートである。10 is a flowchart illustrating an example of a detailed flow of an image center detection process in the reference detection process of FIG. 9. 図9の基準検出処理のうち、像中心検出処理の詳細な流れの一例であって、図12の例とは異なる例を説明するフローチャートである。13 is a flowchart illustrating an example of a detailed flow of the image center detection process in the reference detection process of FIG. 9, and an example different from the example of FIG. 12. 図9の基準検出処理のうち、像中心検出処理の詳細な流れの一例であって、図12乃至図13の例とは異なる例を説明するフローチャートである。14 is a flowchart illustrating an example of a detailed flow of the image center detection process in the reference detection process of FIG. 9, which is different from the examples of FIGS. 12 to 13. 図6の視線入力装置のハードウェアの構成を示すブロック図である。FIG. 7 is a block diagram illustrating a hardware configuration of the line-of-sight input device of FIG. 6.

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の情報処理装置の一実施形態としての視線入力装置1の外観構成例を示す背面からの斜視図である。
図1に示すように、視線入力装置1は、デジタルフォトフレームとして構成されている。視線入力装置1の正面(図1に図示されていない方の面)には、表示部11と、撮像部12と、が設けられている。
ユーザは、頭部を何ら束縛されることなく、その眼球2で表示部11を見ながら視線を動かすだけで、マウス等価操作を行うことができる。
即ち、視線入力装置1は、ユーザの眼球2の視線位置を検出し、その検出結果に基づいてマウス等価操作を認識し、マウス等価操作により指示される情報(マウスポインタの移動指示やクリックによる選択指示等)を入力して、対応する処理を実行できる。
FIG. 1 is a rear perspective view showing an example of an external configuration of a line-of-sight input device 1 as an embodiment of an information processing apparatus of the present invention.
As shown in FIG. 1, the line-of-sight input device 1 is configured as a digital photo frame. A display unit 11 and an imaging unit 12 are provided on the front surface (the surface not shown in FIG. 1) of the line-of-sight input device 1.
The user can perform the mouse equivalent operation only by moving the line of sight while viewing the display unit 11 with the eyeball 2 without being bound by the head.
In other words, the line-of-sight input device 1 detects the line-of-sight position of the user's eyeball 2, recognizes the mouse equivalent operation based on the detection result, and designates information instructed by the mouse equivalent operation (mouse pointer movement instruction or selection by clicking) The corresponding processing can be executed.

ここで、図2乃至図5を参照して、本実施形態で採用されている、ユーザの眼球2の視線位置の検出手法の一例について、具体的に説明する。   Here, with reference to FIG. 2 to FIG. 5, an example of a method for detecting the line-of-sight position of the user's eyeball 2 employed in the present embodiment will be specifically described.

図2は、視線入力装置1による視線位置を検出する手法を説明する図であって、表示部11が映り込んだ眼球2を撮像した結果を示す図である。
即ち、図2には、撮像部12が眼球2を撮像した結果得られる画像(以下、「撮像画像」と呼ぶ)の一例が示されている。
撮像画像には、眼球2の像の領域3(以下、「眼球領域3」と呼ぶ)が含まれている。眼球領域3には、眼球2の瞳の像の領域(以下、「瞳領域4」と呼ぶ)と、眼球2に映り込んだ表示部11の像の領域(以下、「表示部像領域5」と呼ぶ)と、が含まれている。
なお、撮像部12の撮像対象の眼球2は、左右どちらのものでも構わないが、本実施形態では左目のものが予め採用されている。ただし、眼球2として右目のものが予め採用されていてもよいし、事後的に左右の何れかを選択できるようにしてもよい。
さらに、撮像部12の撮像対象は両目であってもよく、この場合、視線入力装置1は、後述するクリック等価操作等、様々なマウス等価操作を両目の動作の組み合わせとして検出することができる。
FIG. 2 is a diagram for explaining a method of detecting the line-of-sight position by the line-of-sight input device 1 and is a diagram illustrating a result of imaging the eyeball 2 reflected on the display unit 11.
That is, FIG. 2 shows an example of an image (hereinafter referred to as “captured image”) obtained as a result of the imaging unit 12 imaging the eyeball 2.
The captured image includes an image region 3 of the eyeball 2 (hereinafter referred to as “eyeball region 3”). The eyeball region 3 includes a pupil image region of the eyeball 2 (hereinafter referred to as “pupil region 4”) and an image region of the display unit 11 reflected in the eyeball 2 (hereinafter “display unit image region 5”). Are included).
The eyeball 2 to be imaged by the imaging unit 12 may be either left or right, but in this embodiment, the left eye is adopted in advance. However, the right eye may be adopted in advance as the eyeball 2, or either right or left may be selected afterwards.
Furthermore, the imaging target of the imaging unit 12 may be both eyes. In this case, the line-of-sight input device 1 can detect various mouse equivalent operations such as a click equivalent operation described later as a combination of the operations of both eyes.

ここで、本実施形態の「視線検出」としては、とある時点におけるユーザの眼球2の視線が向いている絶対的な方向を特定するものではなく、過去の特定の時点から検出時点までの間における眼球2の視線の移動ベクトル(移動量及び移動方向)を検出するものが採用されている。   Here, “line-of-sight detection” of the present embodiment does not specify the absolute direction in which the line of sight of the user's eyeball 2 is facing at a certain point in time, but between the past specific point and the detection point. Is used to detect the movement vector (movement amount and movement direction) of the line of sight of the eyeball 2 in FIG.

視線の移動ベクトルを検出するために、連続して撮像された複数の撮像画像から、次の2つの基準点が特定されて用いられる。即ち、視線と共に動く基準点(以下、「移動基準点」と呼ぶ)と、当該移動基準点の座標を設定するための不動の原点となる基準点(以下、「不動基準点」と呼ぶ)といった2点が撮像画像から特定されて用いられる。   In order to detect the movement vector of the line of sight, the following two reference points are specified and used from a plurality of captured images that are continuously captured. That is, a reference point that moves with the line of sight (hereinafter referred to as a “moving reference point”) and a reference point that serves as a stationary origin for setting the coordinates of the moving reference point (hereinafter referred to as a “non-moving reference point”). Two points are identified from the captured image and used.

従来、移動基準点としては瞳領域4の位置(を代表する点)が、不動基準点としては眼球領域3の位置(を代表する点)が、それぞれ一般的に用いられてきた。
撮像画像のデータから瞳孔を正確に検出する技術自体は公知であり、瞳領域4の位置は、当該技術により検出された瞳孔の中心点によって代表させることができる。しかしながら、眼球領域3全体の位置を正確に検出することは、眼球2と固定的な位置関係にある測定装置を設けない限り非常に困難である。このような測定装置を設けなくとも目頭や目尻などの特徴部分は検出できるが、このような特徴部分は、瞳孔ほど鮮明ではなく、眼球領域3の正確な位置を特定するためには利用できない。
それ故、眼球領域3の位置を特定するためには、結局のところ、瞳孔を最も重要な特徴部分として検出することになる。この場合、当然ながら、瞳孔に基づいてそれぞれ特定された、眼球領域3の位置と瞳領域4の位置とを区別することは実質上できない。
このように、瞳領域4以外の特徴部分によって眼球領域3の位置を検出できる技術がない限り、眼球領域3の位置と瞳領域4の位置とを分離して検出することは非常に困難である。
それ故、特許文献1乃至3のような従来技術では、眼球の位置をある程度固定する必要があり、何かしらのユーザの頭部の束縛がなされることが前提となっていた。
しかしながら、このような頭部の束縛はユーザにとって不快であり、煩わしさに耐えない。
Conventionally, the position (representing point) of the pupil region 4 has been generally used as the movement reference point, and the position (representing point) of the eyeball region 3 has been generally used as the stationary reference point.
The technique itself for accurately detecting the pupil from the captured image data is known, and the position of the pupil region 4 can be represented by the center point of the pupil detected by the technique. However, it is very difficult to accurately detect the position of the entire eyeball region 3 unless a measuring device having a fixed positional relationship with the eyeball 2 is provided. Even if such a measuring device is not provided, a characteristic part such as the eyeball or the corner of the eye can be detected. However, such a characteristic part is not as clear as the pupil and cannot be used to specify the exact position of the eyeball region 3.
Therefore, in order to specify the position of the eyeball region 3, the pupil is ultimately detected as the most important feature portion. In this case, as a matter of course, it is substantially impossible to distinguish the position of the eyeball region 3 and the position of the pupil region 4 specified based on the pupil.
As described above, unless there is a technique capable of detecting the position of the eyeball region 3 by a characteristic part other than the pupil region 4, it is very difficult to detect the position of the eyeball region 3 and the position of the pupil region 4 separately. .
Therefore, in the conventional techniques such as Patent Documents 1 to 3, it is necessary to fix the position of the eyeball to some extent, and it is assumed that some kind of user's head is bound.
However, such binding of the head is uncomfortable for the user and cannot withstand bothering.

そこで、本実施形態では、頭部の束縛がない状態でユーザが眼を動かすだけでマウス等価操作を実現可能にすべく、次のような視線検出の手法が採用されている。
即ち、不動基準点として、従来の眼球領域3の位置の代わりに、瞳領域4の位置とは独立して検出することが可能な表示部像領域5の位置が採用される。この場合、不動基準点としての表示部像領域5の位置に対する、移動基準点としての瞳領域4の位置の相対的変化を検出することで、視線検出が実現される。
Therefore, in the present embodiment, the following gaze detection method is employed so that the mouse equivalent operation can be realized simply by moving the eyes of the user without the head being constrained.
That is, instead of the position of the conventional eyeball region 3, the position of the display portion image region 5 that can be detected independently of the position of the pupil region 4 is employed as the fixed reference point. In this case, line-of-sight detection is realized by detecting a relative change in the position of the pupil region 4 as the movement reference point with respect to the position of the display unit image region 5 as the immobile reference point.

さらに以下、図3乃至図5を参照して、本実施形態の視線検出の手法について詳述する。   Further, the line-of-sight detection method of the present embodiment will be described in detail below with reference to FIGS.

図3は、図2の撮像画像における瞳領域4の部分についての拡大図である。
図3に示すように、本実施形態では、瞳領域4の位置を代表する瞳中心Mは、例えば、瞳領域4の重心として特定することができる。
ここで、本実施形態では、撮像画像における所定領域の重心は、当該所定領域を構成する全画素の座標の平均値として求められるものとする。
即ち、撮像画像において、瞳領域4の重心の横座標は、瞳領域4を構成する全画素の各横座標の平均値として算出される。同様に、撮像画像においては、瞳領域4の重心の縦座標は、瞳領域4を構成する全画素の各縦座標の平均値として算出される。
このようにして算出された瞳中心Mが、本実施形態の移動基準点として用いられることになる。
FIG. 3 is an enlarged view of the pupil region 4 in the captured image of FIG.
As shown in FIG. 3, in the present embodiment, the pupil center M representing the position of the pupil region 4 can be specified as the center of gravity of the pupil region 4, for example.
Here, in the present embodiment, it is assumed that the center of gravity of the predetermined area in the captured image is obtained as an average value of the coordinates of all the pixels constituting the predetermined area.
That is, in the captured image, the abscissa of the center of gravity of the pupil region 4 is calculated as an average value of the abscissas of all the pixels constituting the pupil region 4. Similarly, in the captured image, the ordinate of the center of gravity of the pupil region 4 is calculated as the average value of the ordinates of all the pixels constituting the pupil region 4.
The pupil center M calculated in this way is used as the movement reference point in the present embodiment.

ここで、本実施形態では、撮像画像の各画素の座標として、当該撮像画像の右下隅の画素を原点として、原点から当該画素までの距離を、横方向と縦方向の画素数で測ったものが採用されている。
即ち、本実施形態では、撮像画像のうち、横方向の最下線に沿って右から左に向かう軸が、横座標を示す軸であり、X軸として採用されている。一方、撮像画像のうち、縦方向の最右線に沿って下から上に向かう軸が、縦座標を示す軸であり、Y軸として採用されている。
このような座標が本実施形態で採用されているのは、眼球2が表示部11と差し向かいになっているため、眼球2の視線がユーザから見て左から右に動く時、連続して撮像される複数の撮像画像の中では、瞳中心Mは逆に右から左に動くという鏡像関係を考慮したためである。また、後述する視線検出処理において、表示部11の座標系のX軸の方向を、一般的通念に従い、左から右に向かって定義できるようにするためである。
Here, in the present embodiment, as the coordinates of each pixel of the captured image, the pixel at the lower right corner of the captured image is the origin, and the distance from the origin to the pixel is measured by the number of pixels in the horizontal and vertical directions. Is adopted.
That is, in the present embodiment, the axis from the right to the left along the horizontal line in the captured image is an axis indicating the abscissa, and is adopted as the X axis. On the other hand, in the captured image, the axis from the bottom to the top along the rightmost line in the vertical direction is an axis indicating the ordinate, and is adopted as the Y axis.
Such coordinates are adopted in the present embodiment because the eyeball 2 faces the display unit 11, so when the line of sight of the eyeball 2 moves from left to right as viewed from the user, it is continuously This is because, among the plurality of picked-up images to be picked up, the pupil center M, on the contrary, takes into account the mirror image relationship of moving from right to left. Further, in the line-of-sight detection process described later, the direction of the X axis of the coordinate system of the display unit 11 can be defined from the left to the right according to a general rule.

なお、瞳中心Mを特定する手法は、特に本実施形態の手法に限定されず、瞳領域4の位置を代表する一点を瞳中心Mとして特定できる手法であれば足る。   Note that the method of specifying the pupil center M is not particularly limited to the method of the present embodiment, and any method that can specify one point representing the position of the pupil region 4 as the pupil center M is sufficient.

図4は、図2の撮像画像における表示部像領域5の部分についての拡大図である。
図4に示すように、表示部像領域5の像中心Zは、表示部像領域5の位置を代表する点、即ち表示部像領域5の略中心の点であるため、本実施形態の不動基準点として用いられる。
FIG. 4 is an enlarged view of the display portion image area 5 in the captured image of FIG.
As shown in FIG. 4, the image center Z of the display unit image area 5 is a point representing the position of the display unit image area 5, that is, a substantially central point of the display unit image area 5. Used as a reference point.

像中心Zは、例えば、次のようにして特定することができる。
表示部像領域5は、眼球2に像として映り込んだ表示部11が撮像された結果得られた領域であるため湾曲しているが、略長方形として近似的に取り扱うことが可能である。即ち、表示部像領域5は、図4に示す4つの頂点V1乃至V4からなる略長方形として近似的に取り扱うことができる。このように取り扱うことで、撮像画像から4つの頂点V1乃至V4を検出し、これらの4つの頂点V1乃至V4の重心を像中心Zとして容易に算出することができる。
即ち、撮像画像において、像中心Zの横座標は、4つの頂点V1乃至V4の横座標の平均値として算出される。同様に、像中心Zの縦座標は、4つの頂点V1乃至V4の縦座標の平均値として算出される。
このようにして算出された像中心Zが、本実施形態の不動基準点として用いられることになる。
The image center Z can be identified as follows, for example.
The display part image region 5 is curved because it is a region obtained as a result of imaging the display unit 11 reflected as an image on the eyeball 2, but can be approximately handled as a substantially rectangular shape. That is, the display portion image area 5 can be handled approximately as a substantially rectangular shape including the four vertices V1 to V4 shown in FIG. By handling in this way, the four vertices V1 to V4 can be detected from the captured image, and the center of gravity of these four vertices V1 to V4 can be easily calculated as the image center Z.
That is, in the captured image, the abscissa of the image center Z is calculated as the average value of the abscissas of the four vertices V1 to V4. Similarly, the ordinate of the image center Z is calculated as the average value of the ordinates of the four vertices V1 to V4.
The image center Z calculated in this way is used as the fixed reference point of this embodiment.

なお、像中心Zを特定する手法は、特に本実施形態の手法に限定されず、表示部像領域5の位置を代表する一点を像中心Zとして特定できる手法であれば足る。
また、像中心Zを算出するという観点では、表示部像領域を湾曲した形状として撮像画像から忠実に切り出して用いる必要は特にない。例えば、表示部像領域5の境界部分に内接する正確な長方形を切り出し、当該長方形を用いて像中心Zを算出することも可能である。即ち、このような長方形の形状のように、データとして扱い易くなる形状で表示部像領域5を切り出すようにしてもよい。
Note that the method of specifying the image center Z is not particularly limited to the method of the present embodiment, and any method that can specify one point representing the position of the display unit image region 5 as the image center Z is sufficient.
Further, from the viewpoint of calculating the image center Z, it is not particularly necessary to faithfully cut out and use the display portion image area as a curved shape from the captured image. For example, it is possible to cut out an accurate rectangle inscribed in the boundary portion of the display portion image area 5 and calculate the image center Z using the rectangle. That is, the display portion image area 5 may be cut out in a shape that can be easily handled as data, such as a rectangular shape.

次に、瞳中心M(移動基準点)と像中心Z(不動基準点)との相対的位置関係に基づく、視線検出の手法について説明する。   Next, a gaze detection method based on the relative positional relationship between the pupil center M (movement reference point) and the image center Z (non-moving reference point) will be described.

ユーザが表示部11を注視している限り、ユーザの眼球2の視線が動いた場合、眼球領域3の中で、瞳領域4は視線と共に動くが、表示部像領域5は略静止している(図2参照)。
ここで注目すべき点は、眼球領域3全体は、ユーザが顔を動かせば、撮像画像の中で動いてしまうのであるが、ユーザが表示部11を注視している限り、眼球領域3に対して表示部像領域5は相対的に略静止しているという点である。
また、上述したように、瞳領域4の位置に対して、眼球領域3の位置を独立に特定することは難しいが、表示部領域5の位置を独立に特定することは容易に可能である点も注目すべきである。
これらの注目すべき点を考慮すると、眼球領域3に対して相対的に略静止している表示部領域5の像中心Zを、眼球領域3の位置に代わる不動基準点として採用し、瞳中心M(移動基準点)と像中心Z(不動基準点)との相対的位置関係を表わすズレ量を導入することで、視線検出が容易に可能になる。
As long as the user is gazing at the display unit 11, when the line of sight of the user's eyeball 2 moves, the pupil region 4 moves with the line of sight in the eyeball region 3, but the display unit image region 5 is substantially stationary. (See FIG. 2).
What should be noted here is that the entire eyeball region 3 moves in the captured image if the user moves the face. However, as long as the user is gazing at the display unit 11, The display portion image area 5 is relatively stationary.
As described above, it is difficult to specify the position of the eyeball region 3 independently of the position of the pupil region 4, but it is easy to specify the position of the display unit region 5 independently. Also should be noted.
In consideration of these remarkable points, the image center Z of the display area 5 that is substantially stationary relative to the eyeball area 3 is adopted as a fixed reference point instead of the position of the eyeball area 3, and the pupil center By introducing a shift amount representing the relative positional relationship between M (moving reference point) and image center Z (non-moving reference point), it is possible to easily detect the line of sight.

図5は、瞳中心Mと像中心Zとの相対的位置関係を表すズレ量について説明する図であって、図2の撮像画像における瞳領域4の部分についての拡大図である。
図5に示すように、撮像画像の座標系において、像中心Zから瞳中心Mに向かうベクトルV(x,y)をズレ量として定義すると、このズレ量の変化は、ユーザの眼球2の視線位置の変化に比例していると把握することができる。よって、このズレ量の変化を検出することによって、視線検出が容易に可能になる。
FIG. 5 is a diagram for explaining a shift amount representing a relative positional relationship between the pupil center M and the image center Z, and is an enlarged view of a portion of the pupil region 4 in the captured image of FIG.
As shown in FIG. 5, when a vector V (x, y) from the image center Z to the pupil center M is defined as a shift amount in the coordinate system of the captured image, the change in the shift amount is caused by the line of sight of the user's eyeball 2. It can be understood that it is proportional to the change in position. Therefore, it is possible to easily detect the line of sight by detecting the change in the deviation amount.

ここで、ズレ量の変化を検出するためには、変化の基準になるズレ量(以下、「基準ズレ量」と呼ぶ)が必要になるため、本実施形態では、この基準ズレ量の初期設定をするためのキャリブレーションが行われる。
即ち、ユーザは、表示部11の中央位置を注視しながら、視線入力装置1に対する所定の操作を行うことで、キャリブレーションが行われる。
ここで、視線入力装置1に対する所定の操作は、特に限定されないが、本実施形態では、図示はしないが、視線入力装置1に設けられている専用の物理スイッチ(以下、「キャリブレーションスイッチ」と呼ぶ)の押下操作が採用されている。
即ち、本実施形態のキャリブレーションは、キャリブレーションスイッチの押下操作を契機として実行され、この時に検出された像中心Zから瞳中心Moに向かうズレ量Vo(xo,yo)が、基準ズレ量の初期値として設定される。
Here, in order to detect a change in the shift amount, a shift amount serving as a reference for the change (hereinafter referred to as a “reference shift amount”) is required. In the present embodiment, this reference shift amount is initially set. Calibration to perform is performed.
That is, the user performs calibration by performing a predetermined operation on the line-of-sight input device 1 while gazing at the center position of the display unit 11.
Here, the predetermined operation on the line-of-sight input device 1 is not particularly limited, but in the present embodiment, although not illustrated, a dedicated physical switch (hereinafter referred to as a “calibration switch”) provided in the line-of-sight input device 1 is not illustrated. Call) is used.
That is, the calibration according to the present embodiment is executed in response to the pressing operation of the calibration switch, and the displacement amount Vo (xo, yo) from the image center Z to the pupil center Mo detected at this time is the reference displacement amount. Set as initial value.

なお、初期値と記述したのは、基準ズレ量Vo(xo,yo)は、後述するように逐次更新されていくからである。ただし、この段階で基準ズレ量Vo(xo,yo)の更新の概念を持ち出すと混乱を生ずる恐れがあるため、基準ズレ量Vo(xo,yo)の更新については、ここでは考慮しないで話を進める。   The reason why the initial value is described is that the reference deviation amount Vo (xo, yo) is sequentially updated as will be described later. However, if the concept of updating the reference deviation amount Vo (xo, yo) is brought out at this stage, there is a risk of confusion, so the update of the reference deviation amount Vo (xo, yo) will not be considered here. Proceed.

この場合、ユーザの視線の移動ベクトルは、キャリブレーション以後に検出されたズレ量V(x,y)と基準ズレ量Vo(xo,yo)との差分ベクトル△V(△x,△y)の比例ベクトルとして表わすことができる。
ここで、視線の移動ベクトルの単位は何でもよいので、本実施形態では、比例定数を1として、差分ベクトル△V(△x,△y)がそのまま視線の移動ベクトルとして採用されるものとする。
このようにして、本実施形態では、視線の移動ベクトル△V(△x,△y)を検出することによって、視線検出が実現される。
In this case, the movement vector of the user's line of sight is the difference vector ΔV (Δx, Δy) between the deviation amount V (x, y) detected after the calibration and the reference deviation amount Vo (xo, yo). It can be expressed as a proportional vector.
Here, since the unit of the line-of-sight movement vector is arbitrary, in this embodiment, the proportionality constant is set to 1, and the difference vector ΔV (Δx, Δy) is directly adopted as the line-of-sight movement vector.
In this way, in this embodiment, the line-of-sight detection is realized by detecting the line-of-sight movement vector ΔV (Δx, Δy).

ここで、キャリブレーション時に、表示部11の中央位置をマウスポインタの初期位置として設定することで、視線の移動ベクトル△V(△x,△y)に基づいて、マウスポインタの初期値からのズレ量を算出することが容易に可能になる。そして、このマウスポインタの初期値からのズレ量に従って、マウスポインタの移動処理も容易に可能になる。   Here, by setting the center position of the display unit 11 as the initial position of the mouse pointer at the time of calibration, the deviation from the initial value of the mouse pointer is based on the line-of-sight movement vector ΔV (Δx, Δy). The amount can be easily calculated. The mouse pointer can be easily moved in accordance with the amount of deviation from the initial value of the mouse pointer.

なお、ユーザが目を閉じたり表示部11から視線を外したりした場合、視線の移動ベクトル△V(△x,△y)の検出は不可能になるが、そのような場合、視線入力装置1は、マウスポインタの移動処理を停止させ、視線の移動ベクトル△V(△x,△y)が再検出できるタイミングまで待機すれば足りる。
視線入力装置1は、視線の移動ベクトル△V(△x,△y)を再び検出した時、ユーザの姿勢がそれほど変わっていなければ、前回のキャリブレーションは依然有効であるため、マウスポインタをユーザの視線に追随させて移動させる処理を再開することができる。
勿論、ユーザが視線を激しく動かしたり、大きく姿勢を変えたりすれば、ユーザの視線位置とマウスポインタの位置とが一致しなくなる場合もある。しかしながら、そのような場合であっても、視線入力装置1は、キャリブレーションを再び行うことにより、ユーザの視線位置とマウスポインタの位置とを一致させることが容易にできる。
If the user closes his eyes or removes his / her line of sight from the display unit 11, the line-of-sight movement vector ΔV (Δx, Δy) cannot be detected. In such a case, the line-of-sight input device 1 It is sufficient to stop the movement process of the mouse pointer and wait until the timing when the line-of-sight movement vector ΔV (Δx, Δy) can be detected again.
When the line-of-sight input device 1 detects the line-of-sight movement vector ΔV (Δx, Δy) again, if the user's posture has not changed much, the previous calibration is still valid, so the mouse pointer is moved to the user. It is possible to resume the process of moving by following the line of sight.
Of course, if the user moves his / her line of sight vigorously or changes his posture, the user's line-of-sight position may not match the position of the mouse pointer. However, even in such a case, the line-of-sight input device 1 can easily match the user's line-of-sight position and the position of the mouse pointer by performing calibration again.

以上、瞳中心Mと像中心Zとの相対的位置関係に基づく視線検出の手法について説明した。
次に、図1の視線入力装置1が有する機能のうち、このような視線検出の手法に従った入力処理の実行機能を発揮させるための機能的構成について説明する。
In the above, the gaze detection method based on the relative positional relationship between the pupil center M and the image center Z has been described.
Next, among the functions of the line-of-sight input device 1 in FIG. 1, a functional configuration for exhibiting an execution function of input processing according to such a line-of-sight detection technique will be described.

図6は、図1の視線入力装置1の機能的構成を示す機能ブロック図である。   FIG. 6 is a functional block diagram showing a functional configuration of the line-of-sight input device 1 of FIG.

視線入力装置1は、上述した表示部11及び撮像部12に加えてさらに、操作部13と、主制御部14と、音声出力部15と、を備えている。   The line-of-sight input device 1 further includes an operation unit 13, a main control unit 14, and an audio output unit 15 in addition to the display unit 11 and the imaging unit 12 described above.

操作部13は、上述したキャリブレーションスイッチ等の各種物理スイッチで構成されている。
例えば、視線入力装置1は、動作モードとして、視線の動きを活用したマウス等価操作を受け付けて動作するモード(以下、「視線モード」と呼ぶ)と、従来から存在する、通常のマウス操作を受け付けて動作するモード(以下、「通常モード」と呼ぶ)と、を有している。
このため、図示はしないが、視線モードを選択指示するためのスイッチ(以下、「視線モードスイッチ」と呼ぶ)や、通常モードを選択指示するためのスイッチ(以下、「通常モードスイッチ」と呼ぶ)が、操作部13の一部として設けられている。
The operation unit 13 includes various physical switches such as the calibration switch described above.
For example, the line-of-sight input device 1 accepts a mouse operation that accepts a mouse equivalent operation utilizing the movement of the line of sight (hereinafter referred to as “line-of-sight mode”) and a normal mouse operation that exist in the past. Mode (hereinafter referred to as “normal mode”).
For this reason, although not shown, a switch for selecting and instructing the line-of-sight mode (hereinafter referred to as “line-of-sight mode switch”) and a switch for instructing and selecting the normal mode (hereinafter referred to as “normal mode switch”) Is provided as a part of the operation unit 13.

ここで、視線モードスイッチが押下操作された後、即ち視線モードに切り替えられた後、最初の視線検出が行われるまでの間に、上述のキャリブレーションが行われている必要がある。
このため、視線モードスイッチが押下操作される度にキャリブレーションを行う仕様にすることで、視線モードスイッチに対して、視線モードの選択指示機能に加えて、キャリブレーションの開始指示機能も割り当てられたことと等価になる。よって、操作部13の構成要素としてキャリブレーションスイッチは必ずしも必須ではない。
しかしながら、使い易さの観点からすると、視線モードの選択指示機能と、キャリブレーションの開始指示機能とは、それぞれ別のスイッチに割り当てた方がユーザには分かり易くなり好適であるため、本実施形態ではキャリブレーションスイッチが視線モードスイッチとは独立して設けられている。
Here, after the line-of-sight mode switch is pressed, that is, after switching to the line-of-sight mode, the above-described calibration needs to be performed before the first line-of-sight detection is performed.
For this reason, in addition to the gaze mode selection instruction function, a calibration start instruction function is also assigned to the gaze mode switch by setting the calibration to be performed every time the gaze mode switch is pressed. Is equivalent to that. Therefore, a calibration switch is not always essential as a component of the operation unit 13.
However, from the viewpoint of ease of use, it is preferable that the line-of-sight mode selection instruction function and the calibration start instruction function are assigned to different switches because it is easier for the user to understand. The calibration switch is provided independently of the line-of-sight mode switch.

なお、通常モードに対応すべく、マウス等の入力機器も視線入力装置1に接続可能である。ただし、マウス等の入力機器がなくとも、視線入力装置1は視線モードで動作可能である。このため、マウス等の入力機器は、操作部13の構成要素として必須なものでない。従って、マウス等の入力機器は、操作部13の構成要素として含めないものとして取り扱う。   Note that an input device such as a mouse can be connected to the line-of-sight input device 1 in order to support the normal mode. However, even without an input device such as a mouse, the line-of-sight input device 1 can operate in the line-of-sight mode. For this reason, an input device such as a mouse is not essential as a component of the operation unit 13. Therefore, an input device such as a mouse is handled as not included as a component of the operation unit 13.

操作部13の視線モードスイッチが押下操作されて、視線入力装置1が視線モードで動作する場合、主制御部14においては、図6に示すように、基準検出部21と、視線検出部22と、操作内容入力部23と、表示制御部24と、音声出力制御部25と、が機能する。   When the line-of-sight mode switch of the operation unit 13 is pressed and the line-of-sight input device 1 operates in the line-of-sight mode, the main control unit 14 includes a reference detection unit 21, a line-of-sight detection unit 22, as shown in FIG. The operation content input unit 23, the display control unit 24, and the audio output control unit 25 function.

基準検出部21は、ユーザの眼球2が撮像された結果得られる撮像画像のデータを撮像部12から取得して、当該撮像画像のデータから、視線検出を行うための基準となる情報(以下、「基準情報」と呼ぶ)を検出する。   The reference detection unit 21 acquires data of a captured image obtained as a result of imaging the user's eyeball 2 from the imaging unit 12, and uses information (hereinafter, referred to as a reference) for performing eye gaze detection from the captured image data. (Referred to as “reference information”).

例えば、基準検出部21は、撮像画像のデータから、瞳領域4の位置を特定し、さらに、移動基準点としての瞳中心Mの座標を、基準情報の1つとして検出する。   For example, the reference detection unit 21 specifies the position of the pupil region 4 from the captured image data, and further detects the coordinates of the pupil center M as the movement reference point as one of the reference information.

また例えば、基準検出部21は、撮像画像のデータから、表示部像領域5の位置を特定し、さらに、不動基準点としての像中心Zの座標を、基準情報の1つとして検出する。
具体的には例えば、基準検出部21は、撮像画像のうち瞳中心Mを中心とした所定範囲の中から、平均輝度が所定の閾値以上となる長方形の領域であって、幅と高さが所定の条件を満たす領域を、表示部像領域5として特定する。
ここで、所定の条件として、幅と高さが所定の範囲内に収まると同時に、幅と高さの比が所定の範囲内に収まる、という条件が本実施形態では採用されている。
このような条件を課すのは、表示部領域5として誤認するおそれがある像、例えば眼球2に映り込んだ明るい長方形の像、具体的には例えば蛍光灯や遠方の窓の像を排除するためである。
その後、基準検出部21は、このようにして特定した表示部像領域5から、上述したようにして像中心Zの座標を算出する。
Further, for example, the reference detection unit 21 specifies the position of the display unit image area 5 from the captured image data, and further detects the coordinates of the image center Z as a fixed reference point as one of the reference information.
Specifically, for example, the reference detection unit 21 is a rectangular region in which the average luminance is equal to or greater than a predetermined threshold from a predetermined range centered on the pupil center M in the captured image, and has a width and a height. An area that satisfies a predetermined condition is specified as the display part image area 5.
Here, as the predetermined condition, the present embodiment adopts a condition that the width and height are within a predetermined range and at the same time the ratio of the width and height is within the predetermined range.
Such a condition is imposed in order to exclude an image that may be mistaken as the display area 5, for example, a bright rectangular image reflected in the eyeball 2, specifically, for example, an image of a fluorescent lamp or a distant window. It is.
Thereafter, the reference detection unit 21 calculates the coordinates of the image center Z as described above from the display unit image area 5 thus specified.

なお、基準検出部21は、このようにして検出した瞳中心Mや像中心Zの各座標を基準情報として視線検出部22に供給するようにしてもよいが、本実施形態では、上述したズレ量V(x,y)をさらに求めて、それを基準情報として視線検出部22に供給する。   Note that the reference detection unit 21 may supply the coordinates of the pupil center M and the image center Z detected in this manner to the line-of-sight detection unit 22 as reference information. A quantity V (x, y) is further obtained and supplied to the line-of-sight detection unit 22 as reference information.

具体的には例えば、基準検出部21は、キャリブレーション時においては、瞳中心Moや像中心Zの各座標を検出すると、上述の基準ズレ量Vo(xo,yo)の初期設定をし、それを基準情報の1つとして視線検出部22に供給する。
また、基準検出部21は、その後に基準ズレ量Vo(xo,yo)を更新する毎に(更新の詳細については後述する)、それを基準情報の1つとして視線検出部22に供給する。
Specifically, for example, upon calibration, when detecting the coordinates of the pupil center Mo and the image center Z, the reference detection unit 21 performs the initial setting of the reference deviation amount Vo (xo, yo) described above. Is supplied to the line-of-sight detection unit 22 as one piece of reference information.
Further, every time the reference deviation amount Vo (xo, yo) is subsequently updated (details of the update will be described later), the reference detection unit 21 supplies the reference deviation amount to the line-of-sight detection unit 22 as one piece of reference information.

また、基準検出部21は、所定の時間間隔毎に、瞳中心Mや像中心Zの各座標を検出し、その検出結果に基づいて上述のズレ量V(x,y)を検出し、それを基準情報の1つとして視線検出部22に供給する。   The reference detection unit 21 detects the coordinates of the pupil center M and the image center Z at predetermined time intervals, detects the above-described deviation amount V (x, y) based on the detection result, and detects it. Is supplied to the line-of-sight detection unit 22 as one piece of reference information.

視線検出部22は、これらの基準情報に基づいて、ユーザの眼球2の視線を検出する。
即ち、視線検出部22は、ズレ量V(x,y)が供給される毎に、当該ズレ量V(x,y)と、その段階で保持している基準ズレ量Vo(xo,yo)とを用いて、視線の移動ベクトル△V(△x,△y)を算出することで、視線検出を行う。
The line-of-sight detection unit 22 detects the line of sight of the user's eyeball 2 based on the reference information.
That is, each time the deviation amount V (x, y) is supplied, the line-of-sight detection unit 22 and the deviation amount V (x, y) and the reference deviation amount Vo (xo, yo) held at that stage. And gaze detection are performed by calculating a gaze movement vector ΔV (Δx, Δy).

視線検出部22は、視線検出の結果、即ち視線の移動ベクトル△V(△x,△y)に基づいて、マウス等価操作の1つがなされたこと、即ち、マウスポインタの移動指示と等価な操作がなされたことを認識して、その認識結果を操作内容入力部23に通知する。
換言すると、視線検出部22は、視線の移動ベクトル△V(△x,△y)に対応するマウスポインタの移動量(その移動量分だけ移動させる指示)を、次のようにして認識する。
即ち、視線検出部22は、視線の横方向(X軸方向)の移動量△xが所定の閾値を超えた場合に、移動量△xに所定の比例定数を乗じた量を、マウスポインタの横方向の移動量として認識する。
同様に、視線検出部22操作内容は、視線の縦方向(Y軸方向)の移動量△yが所定の閾値を超えた場合に、移動量△yに所定の比例定数を乗じた量を、マウスポインタの縦方向の移動量として認識する。
これらの認識結果は、マウス等価操作の内容として視線検出部22から操作内容入力部23に供給される。
The line-of-sight detection unit 22 performs one of the mouse equivalent operations based on the line-of-sight detection result, that is, the line-of-sight movement vector ΔV (Δx, Δy), that is, an operation equivalent to an instruction to move the mouse pointer. Is recognized and the operation result input unit 23 is notified of the recognition result.
In other words, the line-of-sight detection unit 22 recognizes the amount of movement of the mouse pointer corresponding to the line-of-sight movement vector ΔV (Δx, Δy) (instruction to move by the amount of movement) as follows.
That is, when the amount of movement Δx in the horizontal direction (X-axis direction) of the line of sight exceeds a predetermined threshold, the line-of-sight detection unit 22 uses an amount obtained by multiplying the amount of movement Δx by a predetermined proportional constant to the mouse pointer. Recognized as a horizontal movement amount.
Similarly, the operation content of the line-of-sight detection unit 22 includes an amount obtained by multiplying the movement amount Δy by a predetermined proportional constant when the movement amount Δy in the vertical direction (Y-axis direction) of the line of sight exceeds a predetermined threshold value. Recognized as the amount of vertical movement of the mouse pointer.
These recognition results are supplied from the line-of-sight detection unit 22 to the operation content input unit 23 as mouse equivalent operation content.

操作内容入力部23は、視線検出部22から供給されたマウス等価操作の内容を入力し、当該内容に応じた処理を実行する。
例えば、マウスポインタの移動量が視線検出部22から供給された場合、操作内容入力部23は、当該移動量を入力して、入力した移動量だけマウスポインタを移動させる処理を実行する。即ち、操作内容入力部23は、マウスポインタの移動量を表示制御部64に通知する。
The operation content input unit 23 inputs the content of the mouse equivalent operation supplied from the line-of-sight detection unit 22 and executes processing according to the content.
For example, when the movement amount of the mouse pointer is supplied from the line-of-sight detection unit 22, the operation content input unit 23 inputs the movement amount and executes a process of moving the mouse pointer by the input movement amount. That is, the operation content input unit 23 notifies the display control unit 64 of the amount of movement of the mouse pointer.

表示制御部64は、マウスポインタを含むGUI(Graphical User Interface)用の画面を表示部11に表示させる制御を実行する。
即ち、表示制御部64は、操作内容入力部23から通知された移動量に基づいて、表示部11の座標系におけるマウスポインタの位置を更新する。これにより、表示部11に表示されたGUI用の画面内において、マウスポインタが実際に移動する(そのような動画像が表示される)ことになる。
The display control unit 64 executes control for causing the display unit 11 to display a GUI (Graphical User Interface) screen including a mouse pointer.
That is, the display control unit 64 updates the position of the mouse pointer in the coordinate system of the display unit 11 based on the movement amount notified from the operation content input unit 23. As a result, the mouse pointer actually moves (such a moving image is displayed) in the GUI screen displayed on the display unit 11.

ここで、表示部11の座標系においては、右向きのX軸と上向きのY軸が採用されているものとする。
これにより、前述の如く、瞳中心Mが撮像画像の座標系において左に動いた時、マウスポインタは表示部11の座標系において右に動くという鏡像関係を満たすことができる。なお、この詳細については、図11を参照して後述する。
Here, in the coordinate system of the display unit 11, it is assumed that a rightward X axis and an upward Y axis are employed.
Thus, as described above, when the pupil center M moves to the left in the coordinate system of the captured image, the mirror image relationship that the mouse pointer moves to the right in the coordinate system of the display unit 11 can be satisfied. Details of this will be described later with reference to FIG.

この後、視線検出部22は、基準ズレ量Vo(xo,yo)もマウスポインタの移動にあわせて更新する。
即ち、視線検出部22は、マウスポインタを横方向に△xに比例する移動量だけ移動させた場合、基準ズレ量Voの横方向の要素xoに対して移動量△xを加算する(即ち、xo=xとする)ように、基準ズレ量Vo(xo,yo)を更新する。同様に、視線検出部22は、マウスポインタを縦方向に△yに比例する移動量だけ移動させた場合、基準ズレ量Voの縦方向の要素yoに対して移動量△yを加算する(つまり、yo=yとする)ように、基準ズレ量Vo(xo,yo)を更新する。
このようにして基準ズレ量Vo(xo,yo)が更新されて、その更新結果が視線検出部22に保持されると、次回からは、新しいマウスポインタの位置からの視線の移動の検出が可能になる。
なお、上述のように、所定の閾値を超えた場合にのみマウスポインタの位置を更新するのは、人間の視線が常に揺らいでいるという性質のため、マウスポインタも無用に揺らいでしまう現象を回避するためである。
Thereafter, the line-of-sight detection unit 22 also updates the reference deviation amount Vo (xo, yo) in accordance with the movement of the mouse pointer.
That is, the line-of-sight detection unit 22 adds the movement amount Δx to the element xo in the horizontal direction of the reference deviation amount Vo when the mouse pointer is moved in the horizontal direction by a movement amount proportional to Δx (that is, The reference deviation amount Vo (xo, yo) is updated so that xo = x). Similarly, when the line-of-sight detection unit 22 moves the mouse pointer in the vertical direction by a movement amount proportional to Δy, the line-of-sight detection unit 22 adds the movement amount Δy to the vertical component yo of the reference deviation amount Vo (that is, , Yo = y), the reference deviation amount Vo (xo, yo) is updated.
When the reference shift amount Vo (xo, yo) is updated in this way and the updated result is held in the line-of-sight detection unit 22, it is possible to detect the movement of the line of sight from the position of the new mouse pointer from the next time. become.
As described above, updating the position of the mouse pointer only when the predetermined threshold value is exceeded avoids the phenomenon that the mouse pointer fluctuates unnecessarily because the human gaze always fluctuates. It is to do.

また、視線検出部22は、マウス等価操作のうち、クリック操作と等価の操作も、撮像画像のデータから検出された眼球の状態に基づいて認識することができる。
即ち、視線検出部22は、瞬きを検出する公知の手法に従って、撮像画像のデータから瞬き動作を検出する。この場合、視線検出部22は、所定の時間内に2回連続して瞬き動作を検出した場合、クリック操作と等価の操作が行われたと認識し、その認識結果を操作内容入力部23に供給する。
操作内容入力部23は、このような認識結果が供給されると、クリック操作に対応付けられた指示内容、例えばアイコンの選択の指示等の内容を入力し、入力した内容に応じた処理(アイコンの選択等の処理)を実行する。
なお、マウス操作には、クリック操作として、いわゆる左クリックと右クリックが存在する。このような左クリックと右クリックとに区別する必要がある場合には、例えば左目の2回連続の瞬き動作に対して左クリックと等価な操作を割り当て、右目の2回連続の瞬き動作に対して右クリックと等価な操作を割り当てればよい。
The line-of-sight detection unit 22 can also recognize an operation equivalent to a click operation among mouse equivalent operations based on the state of the eyeball detected from captured image data.
That is, the line-of-sight detection unit 22 detects a blink operation from the captured image data according to a known method for detecting blink. In this case, the line-of-sight detection unit 22 recognizes that the operation equivalent to the click operation has been performed when the blinking operation is detected twice continuously within a predetermined time, and supplies the recognition result to the operation content input unit 23. To do.
When such a recognition result is supplied, the operation content input unit 23 inputs instruction content associated with the click operation, for example, content such as an instruction for selecting an icon, and performs processing corresponding to the input content (icon , Etc.).
The mouse operation includes so-called left click and right click as click operations. When it is necessary to distinguish between such left click and right click, for example, an operation equivalent to the left click is assigned to the blinking action of the left eye twice, and the blinking action of the right eye is assigned twice. Assign an operation equivalent to a right click.

さらに、操作内容入力部23は、マウス等価操作の内容を入力した場合、その内容に応じた音声の出力指示を示す情報を、音声出力制御部25に供給する。
音声出力制御部25は、操作内容入力部23から供給された情報で特定される音声、例えばクリックと等価な操作がなされた場合にはいわゆるクリック音を音声出力部15から出力させる制御を実行する。
Further, when the content of the mouse equivalent operation is input, the operation content input unit 23 supplies information indicating an audio output instruction according to the content to the audio output control unit 25.
The audio output control unit 25 executes control to output a sound specified by the information supplied from the operation content input unit 23, for example, a so-called click sound from the audio output unit 15 when an operation equivalent to a click is performed. .

なお、操作部13の通常モードスイッチが押下操作されて、視線入力装置1が通常モードで動作する場合、主制御部14においては、操作内容入力部23と、表示制御部24と、音声出力制御部25と、が機能する。ただし、通常モードにおける動作については、従来と何ら変わりがないため、ここではその説明は省略する。   Note that when the normal mode switch of the operation unit 13 is pressed and the line-of-sight input device 1 operates in the normal mode, the main control unit 14 includes the operation content input unit 23, the display control unit 24, and the audio output control. The unit 25 functions. However, since the operation in the normal mode is not different from the conventional one, the description thereof is omitted here.

以上、図6を参照して、視線入力装置1の機能的構成について説明した。
ただし、上述した図6の機能的構成は例示に過ぎず、上述の各種機能を装置全体として発揮可能であれば、視線入力装置1は任意の機能的構成を取ることができる。
The functional configuration of the line-of-sight input device 1 has been described above with reference to FIG.
However, the above-described functional configuration of FIG. 6 is merely an example, and the line-of-sight input device 1 can take an arbitrary functional configuration as long as the above-described various functions can be exhibited as a whole device.

次に、図7乃至図14を参照して、図6の機能的構成を有する視線入力装置1が実行する処理のうち、マウス等価操作又は通常のマウス操作の内容を入力する処理(以下、「情報入力処理」と呼ぶ)の流れについて説明する。   Next, referring to FIG. 7 to FIG. 14, among the processes executed by the line-of-sight input device 1 having the functional configuration of FIG. 6, a process of inputting the contents of a mouse equivalent operation or a normal mouse operation (hereinafter, “ The flow of “information input processing” will be described.

図7は、図6の視線入力装置1が実行する情報入力処理の流れの一例を説明するフローチャートである。
情報入力処理は、例えば、視線入力装置1の電源が投入されて、ユーザにより所定の操作がなされたことを契機として開始され、次のようなステップS1乃至S12の処理が実行される。
FIG. 7 is a flowchart for explaining an example of the flow of information input processing executed by the line-of-sight input device 1 of FIG.
The information input process is started when, for example, the line-of-sight input device 1 is turned on and a predetermined operation is performed by the user, and the following steps S1 to S12 are executed.

ステップS1において、主制御部14は、視線入力装置1の全体を初期設定するためのイニシャライズ処理を実行する。
具体的には例えば、主制御部14は、後述するステップS2のSW処理により設定される動作モードの初期設定として、通常モードを設定する。
なお、本実施形態では、動作モードの初期設定として視線モードを設定することは禁止されているものとする。視線モードの開始時にはキャリブレーションの実行が伴うので、ユーザが視線モードを開始するという明示の指示が必要なためである。
In step S <b> 1, the main control unit 14 executes an initialization process for initially setting the entire line-of-sight input device 1.
Specifically, for example, the main control unit 14 sets the normal mode as the initial setting of the operation mode set by the SW process in step S2 described later.
In the present embodiment, it is prohibited to set the line-of-sight mode as the initial setting of the operation mode. This is because calibration is performed at the start of the line-of-sight mode, so that the user needs an explicit instruction to start the line-of-sight mode.

ステップS2において、主制御部14は、SW(スイッチ)処理を実行する。
SW処理とは、複数の選択肢が存在するモードについて所定の選択肢を選択したり、複数の状態が存在するフラグについて初期状態を選択したりして、設定する処理をいう。
例えば本実施形態のSW処理では、動作モードとして、通常モードと視線モードとのうちユーザにより選択されたモードが設定される。
なお、SW処理のさらなる詳細については、図8を参照して後述する。
In step S2, the main control unit 14 executes SW (switch) processing.
The SW process is a process of setting by selecting a predetermined option for a mode in which a plurality of options exist or selecting an initial state for a flag having a plurality of states.
For example, in the SW processing of the present embodiment, the mode selected by the user from the normal mode and the line-of-sight mode is set as the operation mode.
Further details of the SW process will be described later with reference to FIG.

ステップS3において、主制御部14は、視線モードが設定されているか否かを判定する。   In step S3, the main control unit 14 determines whether or not the line-of-sight mode is set.

ステップS2のSW処理において通常モードが設定された場合、ステップS3においてNOであると判定されて、処理はステップS4に進む。この場合、上述したように、ユーザは通常のマウス操作を行うことになるので、図6の主制御部14においては、操作内容入力部23、表示制御部24、及び音声出力制御部25が機能する。
ステップS4において、操作内容入力部23は、通常のマウス操作を認識する。
その後、処理はステップS9に進む。ただし、ステップS9以降の処理については、後述する。
When the normal mode is set in the SW process in step S2, it is determined as NO in step S3, and the process proceeds to step S4. In this case, as described above, since the user performs a normal mouse operation, the operation content input unit 23, the display control unit 24, and the audio output control unit 25 function in the main control unit 14 of FIG. To do.
In step S4, the operation content input unit 23 recognizes a normal mouse operation.
Thereafter, the process proceeds to step S9. However, the processing after step S9 will be described later.

これに対して、ステップS2のSW処理において視線モードが設定された場合、ステップS3においてYESであると判定されて、処理はステップS5に進む。
ステップS5において、基準検出部21は、基準検出処理を実行する。
基準検出処理とは、上述した図2乃至図5を参照して主要な処理を説明済みであるが、眼球2が撮像された結果得られる撮像画像のデータから、基準情報を検出する処理、即ち、瞳中心M(移動基準点)と像中心Z(不動基準点)とを検出し、それらの検出結果に基づいてズレ量V(x,y)を算出したり、基準ズレ量Vo(xo,yo)を算出(更新を含む)する処理をいう。なお、基準検出処理のさらなる詳細については、図9を参照して後述する。
On the other hand, when the line-of-sight mode is set in the SW process of step S2, it is determined as YES in step S3, and the process proceeds to step S5.
In step S5, the reference detection unit 21 performs a reference detection process.
With reference detection processing, the main processing has been described with reference to FIGS. 2 to 5 described above, but processing for detecting reference information from captured image data obtained as a result of imaging the eyeball 2, that is, , Pupil center M (moving reference point) and image center Z (non-moving reference point) are detected, and a deviation amount V (x, y) is calculated based on the detection results, or a reference deviation amount Vo (xo, Yo) is the process of calculating (including updating). Further details of the reference detection process will be described later with reference to FIG.

ステップS6において、主制御部14は、ステップS5の基準検出処理において、不動基準点となる像中心Zの検出に成功したか否かを判定する。   In step S6, the main control unit 14 determines whether or not the detection of the image center Z serving as a fixed reference point has been successfully detected in the reference detection process in step S5.

ステップS5の基準検出処理において像中心Zの検出に失敗した場合、続く視線検出処理(後述のステップS8の処理)の実行が不可能になるため、ステップS6においてNOであると判定されて、処理はステップS7に進む。
ステップS7において、主制御部14は、所定のエラー処理を実行する。
その後、処理はステップS5の基準検出処理に戻される。即ち、ステップS5の基準検出処理で像中心Zの検出に成功するまでの間、ステップS5乃至S7のループ処理が繰り返される。
If the detection of the image center Z fails in the reference detection process of step S5, the subsequent line-of-sight detection process (the process of step S8 described later) cannot be executed, so that it is determined as NO in step S6, and the process Advances to step S7.
In step S7, the main control unit 14 executes predetermined error processing.
Thereafter, the process returns to the reference detection process in step S5. That is, the loop processing of steps S5 to S7 is repeated until the detection of the image center Z is successful in the reference detection processing of step S5.

初回も含め所定の回のステップS5の基準検出処理で像中心Zの検出が成功すると、次のステップS6においてYESであると判定されて、処理はステップS8に進む。   If the detection of the image center Z is successful in a predetermined number of times of the reference detection process in step S5 including the first time, it is determined as YES in the next step S6, and the process proceeds to step S8.

ステップS8において、視線検出部22は、視線検出処理を実行する。
視線検出処理とは、ステップS5の基準検出処理で検出されたズレ量V(x,y)及び基準ズレ量(xo,yo)に基づいて視線の移動ベクトル△V(△x,△y)を求めることによって、視線検出を行い、その視線検出結果に基づいてマウスポインタの移動指示を認識する(マウスポインタの移動量を決定する)等の処理をいう。また、ユーザの瞬きを検出し、クリック操作と等価の操作を認識する処理も、視線検出処理の一部として含まれている。要するに、視線検出処理とは、視線検出を行い、その検出結果等に基づいてマウス等価操作の内容を認識する処理をいう。
なお、視線検出処理のさらなる詳細については、図10を参照して後述する。
In step S8, the line-of-sight detection unit 22 performs a line-of-sight detection process.
The line-of-sight detection process refers to a line-of-sight movement vector ΔV (Δx, Δy) based on the deviation amount V (x, y) and the reference deviation amount (xo, yo) detected in the reference detection process in step S5. By obtaining, it refers to processing such as detecting the line of sight and recognizing a mouse pointer movement instruction (determining the amount of movement of the mouse pointer) based on the line-of-sight detection result. In addition, a process of detecting a user's blink and recognizing an operation equivalent to a click operation is also included as part of the line-of-sight detection process. In short, the line-of-sight detection process refers to a process of performing line-of-sight detection and recognizing the contents of the mouse equivalent operation based on the detection result and the like.
Further details of the line-of-sight detection process will be described later with reference to FIG.

ステップS9において、操作内容入力部23は、ステップS8の視線検出処理において認識されたマウス等価操作の内容を入力する入力処理を実行し、入力した内容に応じた処理を適宜実行する。   In step S9, the operation content input unit 23 executes an input process for inputting the content of the mouse equivalent operation recognized in the line-of-sight detection process in step S8, and appropriately executes a process according to the input content.

ステップS10において、表示制御部64は、ステップS9の処理で入力されたマウス等価操作の内容に応じたGUI用の画面、例えば、マウスポインタを移動させたりする画面を、表示部11に表示させる表示処理を実行する。   In step S10, the display control unit 64 causes the display unit 11 to display a GUI screen corresponding to the content of the mouse equivalent operation input in step S9, for example, a screen for moving the mouse pointer. Execute the process.

ステップS11において、音声出力部15は、ステップS9の処理で入力されたマウス等価操作の内容に応じた音声、例えばいわゆるクリック音を、音声出力部15から発音させる発音処理を実行する。   In step S <b> 11, the sound output unit 15 executes a sound generation process in which a sound corresponding to the content of the mouse equivalent operation input in step S <b> 9, for example, a so-called click sound is generated from the sound output unit 15.

ステップS12において、主制御部14は、処理の終了が指示されたか否かを判定する。
処理の終了の指示は、特に限定されず、例えば視線入力装置1の電源が遮断される指示等、各種各様の指示を処理の終了の指示として採用することができる。
処理の終了がまだ指示されていない場合、ステップS12においてNOであると判定されて、処理はステップS2に戻され、それ以降の処理が繰り返される。
即ち、処理の終了が指示されるまでの間、ステップS2乃至S12の処理が繰り返し実行され、ユーザがマウス等価操作又は通常のマウス操作を行う度に、その操作の内容が入力され、入力された内容に応じた処理が実行される。
その後、処理の終了が指示されると、ステップS12においてYESであると判定されて、視線入力処理の全体が終了となる。
In step S12, the main control unit 14 determines whether or not an instruction to end the process is given.
The instruction to end the process is not particularly limited. For example, various instructions such as an instruction to turn off the power of the line-of-sight input device 1 can be adopted as the instruction to end the process.
If the end of the process has not been instructed yet, it is determined as NO in step S12, the process returns to step S2, and the subsequent processes are repeated.
That is, until the end of the process is instructed, the processes in steps S2 to S12 are repeatedly executed, and each time the user performs the mouse equivalent operation or the normal mouse operation, the contents of the operation are input and input. Processing according to the content is executed.
Thereafter, when the end of the process is instructed, it is determined as YES in step S12, and the entire line-of-sight input process is ended.

以上、図7を参照して、視線入力処理の流れについて説明した。
次に、このような視線入力処理のうち、ステップS2のSW処理の詳細な流れについて説明する。
図8は、SW処理の詳細な流れを説明するフローチャートである。
The flow of line-of-sight input processing has been described above with reference to FIG.
Next, a detailed flow of the SW process in step S2 among such line-of-sight input processes will be described.
FIG. 8 is a flowchart for explaining the detailed flow of the SW process.

ステップS21において、主制御部14は、操作部13から全てのスイッチ状態を取得する。
ここで、スイッチ状態とは、ON状態又はOFF状態を意味する。また、スイッチ状態が取得されるスイッチは、本実施形態では、通常モードスイッチ、視線モードスイッチ、及びキャリブレーションスイッチである。
In step S <b> 21, the main control unit 14 acquires all switch states from the operation unit 13.
Here, the switch state means an ON state or an OFF state. In the present embodiment, the switches whose switch states are acquired are a normal mode switch, a line-of-sight mode switch, and a calibration switch.

ステップS22において、主制御部14は、キャリブレーションスイッチがON状態であるか否かを判定する。キャリブレーションスイッチがOFF状態であった場合、ステップS22においてNOであると判定され、処理はステップS23に進む。   In step S22, the main control unit 14 determines whether or not the calibration switch is in the ON state. When the calibration switch is in the OFF state, it is determined as NO in Step S22, and the process proceeds to Step S23.

ステップS23において、主制御部14は、CFフラグを「0」に設定する。
ここで、CFフラグとは、キャリブレーション処理が必要か否かを示すフラグである。即ち、CFフラグが「1」に設定されている場合には、キャリブレーション処理が不要であることを意味する。一方、本ステップS23の処理後のように、CFフラグが「0」に設定されている場合には、キャリブレーション処理が不要であることを意味する。
この後、処理はステップS25に進む。ただし、ステップS25以降の処理については後述する。
In step S23, the main control unit 14 sets the CF flag to “0”.
Here, the CF flag is a flag indicating whether calibration processing is necessary. That is, when the CF flag is set to “1”, it means that the calibration process is unnecessary. On the other hand, when the CF flag is set to “0” as after the process of step S23, it means that the calibration process is unnecessary.
Thereafter, the process proceeds to step S25. However, the processing after step S25 will be described later.

これに対して、キャリブレーションスイッチがON状態であった場合、ステップS22においてYESであると判定され、処理はステップS24に進む。
ステップS24において、主制御部14は、CFフラグを「1」に設定する。即ち、この場合には、キャリブレーション処理が必要である旨が設定されたことになる。
On the other hand, when the calibration switch is in the ON state, it is determined as YES in Step S22, and the process proceeds to Step S24.
In step S24, the main control unit 14 sets the CF flag to “1”. That is, in this case, it is set that the calibration process is necessary.

ステップS25において、主制御部14は、視線モードスイッチがON状態であるか否かを判定する。   In step S25, the main control unit 14 determines whether or not the line-of-sight mode switch is in the ON state.

視線モードスイッチがOFF状態であった場合、ステップS25においてNOであると判定され、処理はステップS28に進む。ただし、ステップS28以降の処理については後述する。   When the line-of-sight mode switch is in the OFF state, it is determined as NO in Step S25, and the process proceeds to Step S28. However, the processing after step S28 will be described later.

これに対して、視線モードスイッチがON状態であった場合、ステップS25においてYESであると判定され、処理はステップS26に進む。   On the other hand, when the line-of-sight mode switch is in the ON state, it is determined as YES in Step S25, and the process proceeds to Step S26.

ステップS26において、主制御部14は、視線入力装置1の動作モードとして視線モードを設定する。   In step S <b> 26, the main control unit 14 sets the line-of-sight mode as the operation mode of the line-of-sight input device 1.

ステップS27において、主制御部14は、CFフラグを「1」に設定する。
この場合、ステップS23の処理でCF=0に設定されていたとしても、視線モードスイッチの押下操作が優先されて、CF=1に設定され、キャリブレーション処理が必要である旨の設定がなされる。
In step S27, the main control unit 14 sets the CF flag to “1”.
In this case, even if CF = 0 is set in the process of step S23, the pressing operation of the line-of-sight mode switch is prioritized, CF = 1 is set, and the setting that the calibration process is necessary is made. .

このようにして、ステップS27の処理が終了した場合、又はステップS25においてNOであると判定される(視線モードスイッチがOFF状態である)場合には、処理はステップS28に進む。   Thus, when the process of step S27 is completed, or when it is determined NO in step S25 (the line-of-sight mode switch is in the OFF state), the process proceeds to step S28.

ステップS28において、主制御部14は、通常モードスイッチがON状態であるか否かを判定する。通常モードスイッチがOFF状態であった場合、ステップS28においてNOであると判定され、SW処理は終了する。   In step S28, the main control unit 14 determines whether or not the normal mode switch is in the ON state. If the normal mode switch is in the OFF state, it is determined NO in step S28, and the SW process ends.

これに対して、通常モードスイッチがON状態であった場合、ステップS28においてYESであると判定され、処理はステップS29に進む。
ステップS29において、主制御部14は、視線入力装置1の動作モードとして通常モードを設定する。
これにより、SW処理は終了する。
On the other hand, if the normal mode switch is in the ON state, it is determined as YES in Step S28, and the process proceeds to Step S29.
In step S <b> 29, the main control unit 14 sets the normal mode as the operation mode of the line-of-sight input device 1.
Thereby, the SW process ends.

SW処理が終了すると、即ち、図7のステップS2の処理は終了し、処理はステップS3に進む。
すると、上述したように、ステップS3の処理で、視線入力装置1の動作モードが視線モードであるか否かが判定され、視線モードであれば、ステップS5の基準検出処理が実行されることになる。
When the SW process ends, that is, the process of step S2 in FIG. 7 ends, and the process proceeds to step S3.
Then, as described above, whether or not the operation mode of the line-of-sight input device 1 is the line-of-sight mode is determined in the process of step S3, and if it is the line-of-sight mode, the reference detection process of step S5 is executed. Become.

そこで、以下、ステップS5の基準検出処理の詳細な流れについて引き続き説明する。
図9は、基準検出処理の詳細な流れを説明するフローチャートである。
Therefore, the detailed flow of the reference detection process in step S5 will be described below.
FIG. 9 is a flowchart illustrating a detailed flow of the reference detection process.

ステップS41において、基準検出部21は、ユーザの眼球2が撮像された結果得られる撮像画像のデータを撮像部12から取得する。   In step S <b> 41, the reference detection unit 21 acquires data of a captured image obtained as a result of imaging the user's eyeball 2 from the imaging unit 12.

ステップS42において、基準検出部21は、ステップS41の処理でデータとして取得した撮像画像から、瞳領域4を検出する。   In step S42, the reference detection unit 21 detects the pupil region 4 from the captured image acquired as data in the process of step S41.

ステップS43において、基準検出部21は、ステップS42の処理で検出した瞳領域4から、その重心を、移動基準点としての瞳中心Mとして特定する。   In step S43, the reference detection unit 21 specifies the center of gravity as the pupil center M as the movement reference point from the pupil region 4 detected in the process of step S42.

ステップS44において、基準検出部21は、像中心検出処理を実行する。
像中心検出処理とは、上述した不動基準点としての像中心Zを検出する処理をいう。
なお、像中心検出処理のさらなる詳細については、図12乃至図14を参照して後述する。
In step S44, the reference detection unit 21 executes an image center detection process.
The image center detection process refers to a process for detecting the image center Z as the above-described fixed reference point.
Further details of the image center detection process will be described later with reference to FIGS.

ステップS45において、基準検出部21は、像中心検出処理が成功したか否かを判定する。   In step S45, the reference detection unit 21 determines whether the image center detection process is successful.

像中心検出処理が失敗した場合、ステップS45においてNOであると判定され、処理はステップS46に進む。
ステップS46において、基準検出部21は、基準検出処理失敗のフラグを立てる。
これにより、基準検出処理は終了する。即ち、図7のステップS5の処理は終了して、次のステップS6の処理でNOであると判定されて、ステップS7のエラー処理が実行されることになる。
If the image center detection process fails, it is determined as NO in Step S45, and the process proceeds to Step S46.
In step S46, the reference detection unit 21 sets a reference detection process failure flag.
Thereby, the reference detection process ends. That is, the process of step S5 in FIG. 7 ends, and it is determined as NO in the next process of step S6, and the error process of step S7 is executed.

これに対して、像中心検出処理が成功した場合、ステップS45においてYESであると判定され、処理はステップS47に進む。   On the other hand, when the image center detection process is successful, it is determined as YES in Step S45, and the process proceeds to Step S47.

ステップS47において、基準検出部21は、ステップS43の処理で特定された瞳中心Mと、ステップS44の像中心検出処理で特定された像中心Zとに基づいて、ズレ量V(x,y)を求め、視線検出部22に供給する。   In step S47, the reference detection unit 21 determines the amount of deviation V (x, y) based on the pupil center M specified in the process of step S43 and the image center Z specified in the image center detection process of step S44. Is obtained and supplied to the line-of-sight detection unit 22.

ステップS48において、基準検出部21は、CF=1であるか否かを判定する。   In step S48, the reference detection unit 21 determines whether or not CF = 1.

CF=0である場合、即ち、キャリブレーションが不要である場合、ステップS48においてNOであると判定され、基準検出処理は終了する。即ち、図7のステップS5の処理を終了して、処理はステップS6に進む。   If CF = 0, that is, if calibration is not required, it is determined as NO in step S48, and the reference detection process ends. That is, the process of step S5 in FIG. 7 is terminated, and the process proceeds to step S6.

これに対して、CF=1である場合、即ち、キャリブレーションが必要である場合、ステップS48においてYESであると判定され、処理はステップS49に進む。   On the other hand, if CF = 1, that is, if calibration is necessary, YES is determined in step S48, and the process proceeds to step S49.

ステップS49において、基準検出部21は、キャリブレーション処理を実行して、基準ズレ量Vo(xo,yo)として、ステップS47の処理で求めたズレ量V(x,y)に初期設定又は更新する(Vo(xo,yo)=V(x,y))。   In step S49, the reference detection unit 21 executes a calibration process, and initially sets or updates the reference deviation amount Vo (xo, yo) to the deviation amount V (x, y) obtained in step S47. (Vo (xo, yo) = V (x, y)).

ステップS50において、基準検出部21は、CF=0に設定する。即ち、キャリブレーションは実行されたので、現段階ではキャリブレーションが不要の旨の設定がなされる。   In step S50, the reference detection unit 21 sets CF = 0. That is, since calibration has been executed, a setting is made that calibration is not necessary at this stage.

これにより、基準検出処理は終了し、即ち、図7のステップS5の処理は終了し、処理はステップS6に進む。
この場合、ステップS6においてYESであると判定され、ステップS8の視線検出処理が実行されることになる。
As a result, the reference detection process ends, that is, the process of step S5 in FIG. 7 ends, and the process proceeds to step S6.
In this case, it is determined as YES in Step S6, and the line-of-sight detection process in Step S8 is executed.

そこで、以下、ステップS8の視線検出処理の詳細な流れについて引き続き説明する。
図10は、視線検出処理の詳細な流れを説明するフローチャートである。
Therefore, the detailed flow of the line-of-sight detection process in step S8 will be described below.
FIG. 10 is a flowchart for explaining the detailed flow of the line-of-sight detection process.

ステップS61において、視線検出部22は、基準検出部21から通知されたズレ量V(x,y)と基準ズレ量Vo(xo,yo)との差分ベクトルとして、視線の移動ベクトル△V(△x,△y)を算出する(△V(△x,△y)=V(x,y)−Vo(xo,yo))。   In step S61, the line-of-sight detection unit 22 uses the line-of-sight movement vector ΔV (Δ as a difference vector between the deviation amount V (x, y) and the reference deviation amount Vo (xo, yo) notified from the reference detection unit 21. x, Δy) is calculated (ΔV (Δx, Δy) = V (x, y) −Vo (xo, yo)).

ステップS62において、視線検出部22は、ステップS61の処理で算出した視線の移動ベクトル△Vの横方向(X軸方向)の要素△xの絶対値が10pixを超えている(|△x|>10pix)か否かを判定する。   In step S62, the line-of-sight detection unit 22 has an absolute value of the element Δx in the horizontal direction (X-axis direction) of the line-of-sight movement vector ΔV calculated in the process of step S61 exceeding 10 pix (| Δx |> 10 pix).

ここでは、マウスポインタの横方向の移動指示のためにユーザが視線を動かしたと信頼していえる視線の横方向の移動量が、撮像画像の画素に換算して、11画素(pix)分と設定されている。
このため、視線の移動ベクトル△Vの横方向(X軸方向)の要素△xの絶対値が10pix以下の場合には、ユーザはマウスポインタを移動させるつもりがないのに、視線の揺らぎ等で若干視線が移動した可能性があるとして、マウスポインタの移動の指示操作は認識されない。
従って、このような場合には、ステップS62においてNOであると判定され、マウスポインタの移動の指示操作を認識するための処理であるステップS63及びS64の処理は実行されずに、処理はステップS65に進む。ただし、ステップS65以降の処理については、後述する。
Here, the amount of lateral movement of the line of sight that can be said to be reliable that the user has moved the line of sight in response to an instruction to move the mouse pointer in the horizontal direction is set to 11 pixels (pix) in terms of pixels of the captured image. Has been.
Therefore, when the absolute value of the element Δx in the horizontal direction (X-axis direction) of the line-of-sight movement vector ΔV is 10 pix or less, the user does not intend to move the mouse pointer, but the line of sight fluctuates. Assuming that the line of sight has moved slightly, the mouse pointer movement instruction operation is not recognized.
Accordingly, in such a case, it is determined as NO in step S62, and the processing of steps S63 and S64, which is processing for recognizing the mouse pointer movement instruction operation, is not executed, and the processing is performed in step S65. Proceed to However, the processing after step S65 will be described later.

これに対して、視線の移動ベクトル△Vの横方向(X軸方向)の要素△xの絶対値が10pixを超えた場合、マウスポインタの横方向の移動指示のためにユーザが視線を動かしたものと認識されて、その結果として、ステップS62においてYESであると判定され、処理はステップS63に進む。   On the other hand, when the absolute value of the element Δx in the horizontal direction (X-axis direction) of the line-of-sight movement vector ΔV exceeds 10 pix, the user moved the line of sight to instruct the mouse pointer to move in the horizontal direction. As a result, it is determined as YES in step S62, and the process proceeds to step S63.

ステップS63において、視線検出部22は、視線の移動ベクトル△Vの横方向(X軸方向)の要素△xに応じたマウスポインタ移動の発生を操作内容入力部23に通知する。   In step S <b> 63, the line-of-sight detection unit 22 notifies the operation content input unit 23 of the occurrence of mouse pointer movement according to the element Δx in the horizontal direction (X-axis direction) of the line-of-sight movement vector ΔV.

ステップS64において、視線検出部22は、マウスポインタの移動に対応して、基準ズレ量Voの横方向(X軸方向)の要素xoを、現在のズレ量Vの横方向(X軸方向)の要素xに更新する(xo=x)。
これにより、次回の視線検出処理のステップS61の処理では、今回の現在のズレ量Vの横方向(X軸方向)の要素xが基準となって、視線の移動ベクトル△V(△x,△y)が求められることになる。
In step S64, the line-of-sight detection unit 22 converts the element xo in the horizontal direction (X-axis direction) of the reference shift amount Vo in the horizontal direction (X-axis direction) of the current shift amount V in response to the movement of the mouse pointer. Update to element x (xo = x).
Thereby, in the process of step S61 of the next line-of-sight detection process, the line-of-sight movement vector ΔV (Δx, Δ) is based on the element x in the horizontal direction (X-axis direction) of the current deviation amount V. y) will be required.

このようにして、ステップS64の処理が終了した場合、又はステップS62の処理でNOであると判定された場合、処理はステップS65に進む。   Thus, when the process of step S64 is completed, or when it is determined NO in the process of step S62, the process proceeds to step S65.

ステップS65において、視線検出部22は、ステップS61の処理で算出した視線の移動ベクトル△Vの縦方向(Y軸方向)の要素△yの絶対値が10pixを超えている(|△y|>10pix)か否かを判定する。   In step S65, the line-of-sight detection unit 22 has the absolute value of the element Δy in the vertical direction (Y-axis direction) of the line-of-sight movement vector ΔV calculated in step S61 exceeding 10 pix (| Δy |> 10 pix).

ここでは、マウスポインタの縦方向の移動指示のためにユーザが視線を動かしたと信頼していえる視線の縦方向の移動量が、撮像画像の画素に換算して、11画素(pix)分と設定されている。
このため、視線の移動ベクトル△Vの縦方向(Y軸方向)の要素△yの絶対値が10pix以下の場合には、ユーザはマウスポインタを移動させるつもりがないのに、視線の揺らぎ等で若干視線が移動した可能性があるとして、マウスポインタの移動の指示操作は認識されない。
従って、このような場合には、ステップS65においてNOであると判定され、マウスポインタの移動の指示操作を認識するための処理であるステップS66及びS67の処理は実行されずに、処理はステップS68に進む。ただし、ステップS68以降の処理については、後述する。
Here, the vertical movement amount of the line of sight that can be said to be reliable that the user has moved the line of sight in order to instruct the vertical movement of the mouse pointer is set to 11 pixels (pix) in terms of pixels of the captured image. Has been.
For this reason, when the absolute value of the element Δy in the vertical direction (Y-axis direction) of the line-of-sight movement vector ΔV is 10 pix or less, the user does not intend to move the mouse pointer, but the line of sight fluctuates. Assuming that the line of sight has moved slightly, the mouse pointer movement instruction operation is not recognized.
Accordingly, in such a case, it is determined as NO in step S65, and the processes of steps S66 and S67, which are processes for recognizing the mouse pointer movement instruction operation, are not executed, and the process is performed in step S68. Proceed to However, the processing after step S68 will be described later.

これに対して、視線の移動ベクトル△Vの縦方向(Y軸方向)の要素△yの絶対値が10pixを超えた場合、マウスポインタの縦方向の移動指示のためにユーザが視線を動かしたものと認識されて、その結果として、ステップS65においてYESであると判定され、処理はステップS66に進む。   On the other hand, when the absolute value of the element Δy in the vertical direction (Y-axis direction) of the line-of-sight movement vector ΔV exceeds 10 pix, the user moves the line of sight to instruct the mouse pointer to move in the vertical direction. As a result, it is determined as YES in step S65, and the process proceeds to step S66.

ステップS66において、視線検出部22は、視線の移動ベクトル△Vの縦方向(Y軸方向)の要素△yに応じたマウスポインタ移動の発生を操作内容入力部23に通知する。   In step S <b> 66, the line-of-sight detection unit 22 notifies the operation content input unit 23 of the occurrence of mouse pointer movement in accordance with the element Δy in the vertical direction (Y-axis direction) of the line-of-sight movement vector ΔV.

ステップS67において、視線検出部22は、マウスポインタの移動に対応して、基準ズレ量Voの縦方向(Y軸方向)の要素yoを、現在のズレ量Vの縦方向(Y軸方向)の要素yに更新する(yo=y)。
これにより、次回の視線検出処理のステップS61の処理では、今回の現在のズレ量Vの縦方向(Y軸方向)の要素yが基準となって、視線の移動ベクトル△V(△x,△y)が求められることになる。
In step S67, in response to the movement of the mouse pointer, the line-of-sight detection unit 22 converts the element yo in the vertical direction (Y-axis direction) of the reference shift amount Vo into the vertical direction (Y-axis direction) of the current shift amount V. Update to element y (yo = y).
Thereby, in the process of step S61 of the next gaze detection process, the gaze movement vector ΔV (Δx, Δ) is based on the element y in the vertical direction (Y-axis direction) of the current deviation amount V. y) will be required.

このようにして、ステップS67の処理が終了した場合、又はステップS65の処理でNOであると判定された場合、処理はステップS68に進む。   Thus, when the process of step S67 is completed or when it is determined NO in the process of step S65, the process proceeds to step S68.

ステップS68において、視線検出部22は、撮像画像のデータから、ユーザの瞬きを検出できたか否かを判定する。   In step S68, the line-of-sight detection unit 22 determines whether the user's blink has been detected from the captured image data.

ユーザの瞬きを検出できなかった場合、ステップS68においてNOであると判定され、視線検出処理は終了する。
即ち、図7のステップS8の処理は終了し、処理はステップS9に進む。この場合、ステップS63とS66のうち少なくとも一方の処理が実行されているならば、ステップS9の処理で、マウスポインタの移動の指示が入力されて、次のステップS10の処理でマウスポインタが移動する(そのようなGUI用の画像が表示される)。
When a user's blink cannot be detected, it determines with NO in step S68, and a gaze detection process is complete | finished.
That is, the process of step S8 in FIG. 7 ends, and the process proceeds to step S9. In this case, if at least one of steps S63 and S66 is executed, an instruction to move the mouse pointer is input in step S9, and the mouse pointer is moved in the next step S10. (An image for such a GUI is displayed).

これに対して、ユーザの瞬きを検出できた場合、ステップS68においてYESであると判定され、処理はステップS69に進む。   On the other hand, when the user's blink can be detected, it is determined as YES in Step S68, and the process proceeds to Step S69.

ステップS69において、視線検出部22は、今回検出された瞬きが、前回検出された瞬きから200mS以内に発生したか否かを判定する。   In step S69, the line-of-sight detection unit 22 determines whether or not the blink detected this time has occurred within 200 mS from the blink detected last time.

今回と前回の瞬きの間隔が200mS以内でなかった場合、ユーザがクリック操作と等価の操作をするために瞬きを2回したわけではないと認識され、その結果、ステップS69においてNOであると判定され、視線検出処理は終了する。
即ち、図7のステップS8の処理は終了し、処理はステップS9に進む。この場合も、ステップS63とS66のうち少なくとも一方の処理が実行されているならば、ステップS9の処理で、マウスポインタの移動の指示が入力されて、次のステップS10の処理でマウスポインタが移動する(そのようなGUI用の画像が表示される)。
If the interval between the current blink and the previous blink is not within 200 mS, it is recognized that the user does not blink twice to perform an operation equivalent to the click operation, and as a result, it is determined as NO in step S69. Then, the line-of-sight detection process ends.
That is, the process of step S8 in FIG. 7 ends, and the process proceeds to step S9. Also in this case, if at least one of steps S63 and S66 is executed, an instruction to move the mouse pointer is input in step S9, and the mouse pointer is moved in the next step S10. (An image for such a GUI is displayed).

これに対して、今回と前回の瞬きの間隔が200mS以内であった場合、ユーザがクリック操作と等価の操作をするために瞬きを2回したものであると認識され、その結果、ステップS69においてYESであると判定され、処理はステップS70に進む。   On the other hand, when the interval between the current blink and the previous blink is within 200 mS, it is recognized that the user has blinked twice in order to perform an operation equivalent to the click operation. As a result, in step S69 The determination is YES, and the process proceeds to step S70.

ステップS70において、視線検出部22は、マウスクリックの発生を操作内容入力部23に通知する。
これにより、視線検出処理は終了し、即ち、図7のステップS8の処理は終了し、処理はステップS9に進む。
この場合、ステップS9の処理で、クリック操作に対応付けられた指示(例えばアイコンの選択等の指示)が入力されて、指示に従った処理が適宜実行される。
In step S <b> 70, the line-of-sight detection unit 22 notifies the operation content input unit 23 of the occurrence of a mouse click.
Thereby, the line-of-sight detection process ends, that is, the process of step S8 in FIG. 7 ends, and the process proceeds to step S9.
In this case, in the process of step S9, an instruction (for example, an instruction for selecting an icon or the like) associated with the click operation is input, and the process according to the instruction is appropriately executed.

以上、図10を参照して、図7の視線入力処理のうち、ステップS8の視線検出処理の流れについて説明した。
なお、ステップS62及びS65で採用されている10pixや、ステップS69で採用されている200msといった値は、例示に過ぎず、その趣旨(誤検出防止)を逸脱しない範囲内で自在に変更可能な値である。
The flow of the line-of-sight detection process in step S8 in the line-of-sight input process of FIG. 7 has been described above with reference to FIG.
The values such as 10pix adopted in steps S62 and S65 and 200ms adopted in step S69 are merely examples, and values that can be freely changed within a range that does not deviate from the gist (preventing false detection). It is.

ここで、図11を参照して、視線検出処理によって決定される、マウスポインタ移動の方向について説明しておく。
図11は、視線検出処理によって決定される、マウスポインタ移動の方向を説明する図である。
図11(A)は、撮像画像の座標系の原点を像中心Zに取り直した座標系において、瞳中心Mが動く方向を示した図である。像中心Zを原点に取れば、瞳中心Mの座標はズレ量V(x,y)と一致した座標(x,y)で表される。
また、図11(B)は、表示部11の座標系において、中央位置を原点に取った場合に、図11(A)の視線位置の移動に応じてマウスポインタが動く方向を示した図である。
図11(A)において、瞳中心Mが、初期ズレ量Voの座標(xo,yo)から、現在のズレ量V(x,y)まで左上方向に動いた時、図11(B)に示すように、マウスポインタは右上に動くことになる。
これは、上述の通り、図11(A)における撮像された瞳中心Mの移動方向と図11(B)におけるユーザから見た視線位置の移動方向が鏡像関係になっているためである。
Here, with reference to FIG. 11, the direction of the mouse pointer movement determined by the line-of-sight detection process will be described.
FIG. 11 is a diagram for explaining the direction of mouse pointer movement determined by the line-of-sight detection process.
FIG. 11A is a diagram illustrating a direction in which the pupil center M moves in a coordinate system in which the origin of the coordinate system of the captured image is re-assigned to the image center Z. If the image center Z is taken as the origin, the coordinates of the pupil center M are represented by coordinates (x, y) that coincide with the deviation amount V (x, y).
FIG. 11B shows the direction in which the mouse pointer moves in accordance with the movement of the line-of-sight position in FIG. 11A when the center position is taken as the origin in the coordinate system of the display unit 11. is there.
When the pupil center M moves in the upper left direction from the coordinate (xo, yo) of the initial deviation amount Vo to the current deviation amount V (x, y) in FIG. 11 (A), it is shown in FIG. 11 (B). Thus, the mouse pointer will move to the upper right.
This is because, as described above, the moving direction of the imaged pupil center M in FIG. 11A and the moving direction of the line-of-sight position viewed from the user in FIG.

ここで話を変えて、図9の基準検出処理(図7のステップS5の処理)のうち、ステップS34の像中心検出処理の3つの例についてそれぞれ説明する。   In other words, three examples of the image center detection process in step S34 in the reference detection process in FIG. 9 (the process in step S5 in FIG. 7) will be described.

図12は、像中心検出処理の詳細な流れの一例を説明するフローチャートである。   FIG. 12 is a flowchart for explaining an example of a detailed flow of the image center detection process.

ステップS81において、基準検出部21は、撮像画像の瞳領域4の近傍で、具体的には瞳中心Mを中心とした一定範囲内の領域で、縦横のサイズと縦横の比が所定の範囲内で、平均的に明るい長方形の領域の検出を試みる。   In step S81, the reference detection unit 21 is in the vicinity of the pupil region 4 of the captured image, specifically, in a region within a certain range centered on the pupil center M, and the ratio between the vertical and horizontal size and the vertical and horizontal ratio is within a predetermined range. Attempts to detect an average bright rectangular area.

ステップS82において、基準検出部21は、ステップS81の処理の試みによって領域を検出できたか否かを判定する。   In step S82, the reference detection unit 21 determines whether or not the region has been detected by the attempt of the process in step S81.

ステップS81の処理の試みによって領域を検出できなかった場合、ステップS82においてNOであると判定され、処理はステップS83に進む。
ステップS83において、基準検出部21は、像中心検出失敗を表すフラグを立てる。これにより、像中心検出処理は終了する。即ち、図9のステップS44の処理が終了し、処理はステップS45に進む。この場合、ステップS45の処理でNOであると判定されて、基準検出失敗のフラグが立てられ、基準検出処理が終了し、即ち、図7のステップS5の処理が終了し、ステップS6の処理でNOであると判定された後、ステップS7のエラー処理が実行されることになる。
If the region cannot be detected due to the attempt of the process in step S81, it is determined as NO in step S82, and the process proceeds to step S83.
In step S83, the reference detection unit 21 sets a flag indicating image center detection failure. Thereby, the image center detection process ends. That is, the process of step S44 in FIG. 9 ends, and the process proceeds to step S45. In this case, it is determined as NO in the process of step S45, a flag of reference detection failure is set, the reference detection process is ended, that is, the process of step S5 in FIG. 7 is ended, and the process of step S6 is performed. After the determination is NO, the error process of step S7 is executed.

これに対して、ステップS81の処理の試みによって領域を検出できた場合、ステップS82においてYESであると判定され、処理はステップS84に進む。
ステップS84において、基準検出部21は、検出した領域を表示部像領域5として、その重心を、像中心Zの座標として算出する。
On the other hand, when the region can be detected by the process of step S81, it is determined as YES in step S82, and the process proceeds to step S84.
In step S <b> 84, the reference detection unit 21 calculates the detected region as the display unit image region 5 and the center of gravity thereof as the coordinates of the image center Z.

これにより、像中心検出処理は終了する。即ち、図9のステップS44の処理が終了し、処理はステップS45に進む。この場合、ステップS45の処理でYESであると判定されて、ズレ量V(x,y)等が求められた後、基準検出処理が終了する。即ち、図7のステップS5の処理が終了し、ステップS6の処理でYESであると判定された後、ステップS8の視線検出処理が実行されることになる。   Thereby, the image center detection process ends. That is, the process of step S44 in FIG. 9 ends, and the process proceeds to step S45. In this case, it is determined as YES in the process of step S45, and after the deviation amount V (x, y) and the like are obtained, the reference detection process ends. That is, after the process of step S5 of FIG. 7 is completed and it is determined YES in the process of step S6, the line-of-sight detection process of step S8 is executed.

図13は、像中心検出処理の詳細な流れの一例であって、図12の例とは異なる例を説明するフローチャートである。   FIG. 13 is an example of a detailed flow of the image center detection process, and is a flowchart illustrating an example different from the example of FIG.

ステップS101において、基準検出部21は、撮像画像の瞳領域4の近傍で、具体的には瞳中心Mを中心とした一定範囲内の領域で、表示部11の中心点から発信された認識信号(その認識信号が眼球2に写った様子を示す像を撮像部12が撮像した結果えられる撮像画像内の領域)の検出の試みを、適当な公知の技術等を用いて行う。
即ち、このような試みで検出が成功した領域が、表示部像領域5として特定されることになる。
なお、この例では、表示制御部64は、表示部11を制御して、認識信号で変調した光を発光する機能を持っているものとする。
In step S <b> 101, the reference detection unit 21 recognizes a recognition signal transmitted from the center point of the display unit 11 in the vicinity of the pupil region 4 of the captured image, specifically, in a region within a certain range centered on the pupil center M. An attempt to detect (a region in a captured image obtained as a result of the imaging unit 12 capturing an image indicating that the recognition signal is reflected in the eyeball 2) is performed using an appropriate known technique or the like.
That is, an area that has been successfully detected by such an attempt is specified as the display portion image area 5.
In this example, it is assumed that the display control unit 64 has a function of controlling the display unit 11 to emit light modulated by the recognition signal.

ステップS102乃至S104の各々の処理及びそれらの処理の流れは、図12の例のステップS82乃至S84と基本的に同様であるので、ここではその説明は省略する。   Since each process of steps S102 to S104 and the flow of those processes are basically the same as steps S82 to S84 in the example of FIG. 12, the description thereof is omitted here.

図14は、像中心検出処理の詳細な流れの一例であって、図12及び図13の例とは異なる例を説明するフローチャートである。   FIG. 14 is an example of a detailed flow of the image center detection process, and is a flowchart illustrating an example different from the examples of FIGS. 12 and 13.

ステップS121において、基準検出部21は、撮像画像の瞳領域4の近傍で、具体的には瞳中心Mを中心とした一定範囲内の領域で、最も明るい画素を含む明るい画素が連続する領域で、所定の時間の間動かない領域の検出を試みる。
即ち、このような試みで検出が成功した領域が、表示部像領域5として特定されることになる。
なお、「所定の時間」は、特に限定されないが、200ms程度以下にすると好適である。200msを超えると、視線検出の反応が遅くなる可能性があるからである。
In step S121, the reference detection unit 21 is a region where bright pixels including the brightest pixel are continuous in the vicinity of the pupil region 4 of the captured image, specifically, in a region within a certain range centered on the pupil center M. Attempts to detect areas that do not move for a predetermined time.
That is, an area that has been successfully detected by such an attempt is specified as the display portion image area 5.
The “predetermined time” is not particularly limited, but is preferably about 200 ms or less. This is because if the time exceeds 200 ms, the eye-gaze detection response may be delayed.

ステップS122乃至S124の各々の処理及びそれらの処理の流れは、図12の例のステップS82乃至S84と基本的に同様であるので、ここではその説明は省略する。   Each process of steps S122 to S124 and the flow of those processes are basically the same as steps S82 to S84 in the example of FIG. 12, and thus description thereof is omitted here.

以上説明したように、本実施形態に係る視線入力装置1は、表示部11と、撮像部12と、基準検出部21と、視線検出部22と、を備えている。
表示部11は、所定形状の表示領域を有し、当該表示領域に画像を表示させる。
撮像部12は、表示領域が映り込んだユーザの眼球2を撮像することによって、撮像画像のデータを生成する。
基準検出部21は、撮像部12により生成された撮像画像のデータから、ユーザの視線移動に伴って動く移動基準点と、ユーザの視線移動があっても略静止していると判断できる不動基準点とを検出し、不動基準点から移動基準点までを示すベクトルをズレ量V(x,y)として生成する。
視線検出部22は、過去に生成された基準ズレ量Vo(xo,yo)と、今回生成されたズレ量V(x,y)とに基づいて、ユーザの視線の移動量として移動ベクトル△V(△x,△y)を検出する。
これにより、視線入力装置1は、ユーザの頭部を何ら束縛することなく、視線検出によってマウス等価操作を受け付けることができるので、ユーザは頭部も両手も自由な状態でマウス等価操作をすることができる。
ここで、タッチパネルはパネルの表面に指の油が付くし、タッチパッドは指が擦れる感触を嫌がるユーザが多い。また、リモートコントローラは操作に手間が掛かる。視線入力装置1は、これらのユーザインタフェース全ての欠点を無くして、快適なユーザインタフェースを実現できる。
また、ユーザは、表示部11を注視している限り、視線検出は確実に行われるので、安定したマウス等価操作が実現できる。ユーザが視線を外しても、同じ姿勢で注視し直すだけで、マウス等価操作を再開できる。
As described above, the line-of-sight input device 1 according to this embodiment includes the display unit 11, the imaging unit 12, the reference detection unit 21, and the line-of-sight detection unit 22.
The display unit 11 has a display area having a predetermined shape, and displays an image in the display area.
The imaging unit 12 generates captured image data by imaging the user's eyeball 2 in which the display area is reflected.
The reference detection unit 21 can determine from the captured image data generated by the imaging unit 12 a movement reference point that moves as the user moves the line of sight, and a stationary reference that can be determined to be substantially stationary even when the user moves the line of sight. A vector indicating from the stationary reference point to the movement reference point is generated as a deviation amount V (x, y).
The line-of-sight detection unit 22 uses the movement vector ΔV as the movement amount of the user's line of sight based on the reference displacement amount Vo (xo, yo) generated in the past and the displacement amount V (x, y) generated this time. (Δx, Δy) is detected.
As a result, the line-of-sight input device 1 can accept a mouse equivalent operation by detecting the line of sight without constraining the user's head, so the user can perform the mouse equivalent operation with both the head and both hands free. Can do.
Here, there are many users who dislike the touch of the touch panel with finger oil on the surface of the panel, and the touch pad with a finger rub. In addition, the remote controller is troublesome to operate. The line-of-sight input device 1 can realize a comfortable user interface by eliminating all the disadvantages of these user interfaces.
In addition, as long as the user is gazing at the display unit 11, the line-of-sight detection is performed reliably, so that stable mouse equivalent operation can be realized. Even if the user removes his / her line of sight, the mouse equivalent operation can be resumed simply by gazing again in the same posture.

なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。   In addition, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, The deformation | transformation in the range which can achieve the objective of this invention, improvement, etc. are included in this invention.

例えば、上述の実施形態では、視線モードスイッチとキャリブレーションスイッチとに対して、同一のキャリブレーション機能が割り当てられていたが、別々の種類のキャリブレーション機能がそれぞれ割り当てられていてもよい。
即ち、ユーザが視線モードスイッチを押下操作をする時は、それまで通常モードで移動させていたマウスポインタを注視している場合が多いと思われるので、マウスポインタの現在位置を初期位置とする、というキャリブレーションも可能である。
これに対して、ユーザがキャリブレーションスイッチを押下する時は、キャリブレーションをやり直すという意識が強いと思われるので、上述の実施形態のように、表示部11の中央位置をマウスポインタの初期位置とする、というキャリブレーションを実行することができる。
For example, in the above-described embodiment, the same calibration function is assigned to the line-of-sight mode switch and the calibration switch, but different types of calibration functions may be assigned.
That is, when the user presses the line-of-sight mode switch, it seems that there are many cases where he / she is gazing at the mouse pointer that has been moved in the normal mode until then, so that the current position of the mouse pointer is the initial position, Calibration is also possible.
On the other hand, when the user presses the calibration switch, it seems that there is a strong consciousness of redoing the calibration. Therefore, as in the above-described embodiment, the center position of the display unit 11 is set as the initial position of the mouse pointer. Calibration can be executed.

また例えば、上述の実施形態では、本発明が適用される情報処理装置は、デジタルフォトフレームとして構成される視線入力装置1であるとして説明した。
しかしながら、本発明は、特にこれに限定されず、上述の視線検出を実行可能な電子機器一般に適用することができる。具体的には例えば、本発明は、パーソナルコンピュータ、携帯型ナビゲーション装置、ポータブルゲーム機、携帯電話、携帯情報端末等に幅広く適用可能である。
For example, in the above-described embodiment, the information processing apparatus to which the present invention is applied is described as the line-of-sight input device 1 configured as a digital photo frame.
However, the present invention is not particularly limited to this, and can be applied to general electronic devices that can perform the above-described line-of-sight detection. Specifically, for example, the present invention can be widely applied to personal computers, portable navigation devices, portable game machines, cellular phones, portable information terminals, and the like.

上述した一連の処理は、ハードウェアにより実行させることもできるし、ソフトウェアにより実行させることもできる。   The series of processes described above can be executed by hardware or can be executed by software.

図15は、上述した一連の処理をソフトウェアにより実行させる場合の、視線入力装置1のハードウェア構成を示すブロック図である。   FIG. 15 is a block diagram showing a hardware configuration of the line-of-sight input device 1 when the series of processes described above is executed by software.

視線入力装置1は、上述した表示部11、撮像部12、操作部13、及び音声出力部15の他、CPU(Central Processing Unit)101と、ROM(Read Only Memory)102と、RAM(Random Access Memory)103と、バス104と、入出力インターフェース105と、記憶部106と、通信部107と、ドライブ108と、を備えている。   The line-of-sight input device 1 includes a CPU (Central Processing Unit) 101, a ROM (Read Only Memory) 102, a RAM (Random Access), in addition to the display unit 11, the imaging unit 12, the operation unit 13, and the audio output unit 15 described above. Memory) 103, a bus 104, an input / output interface 105, a storage unit 106, a communication unit 107, and a drive 108.

CPU101は、ROM102に記録されているプログラム、又は、記憶部106からRAM103にロードされたプログラムに従って各種の処理を実行する。
RAM103にはまた、CPU101が各種の処理を実行する上において必要なデータ等も適宜記憶される。
The CPU 101 executes various processes according to a program recorded in the ROM 102 or a program loaded from the storage unit 106 to the RAM 103.
The RAM 103 also appropriately stores data necessary for the CPU 101 to execute various processes.

例えば、上述した図6の機能的構成のうち、主制御部14は、CPU101というハードウェアと、ROM102等に記憶されたプログラム(ソフトウェア)との組み合わせとして構成することができる。   For example, in the functional configuration of FIG. 6 described above, the main control unit 14 can be configured as a combination of hardware such as the CPU 101 and a program (software) stored in the ROM 102 or the like.

CPU101、ROM102、及びRAM103は、バス104を介して相互に接続されている。このバス104にはまた、入出力インターフェース105も接続されている。入出力インターフェース105には、表示部11、撮像部12、操作部13、音声出力部15、記憶部106、通信部107、及びドライブ108が接続されている。   The CPU 101, ROM 102, and RAM 103 are connected to each other via a bus 104. An input / output interface 105 is also connected to the bus 104. A display unit 11, an imaging unit 12, an operation unit 13, an audio output unit 15, a storage unit 106, a communication unit 107, and a drive 108 are connected to the input / output interface 105.

記憶部106は、ハードディスク等で構成され、撮像部12から出力された撮像画像のデータを一時記憶する。また、記憶部106は、各種画像処理に必要な各種データ、例えば、画像のデータ、各種フラグの値、閾値等も記憶する。
通信部107は、インターネット等を介して他の装置との間で行う通信を制御する。
The storage unit 106 includes a hard disk or the like, and temporarily stores captured image data output from the imaging unit 12. The storage unit 106 also stores various data necessary for various image processing, such as image data, various flag values, threshold values, and the like.
The communication unit 107 controls communication with other devices via the Internet or the like.

ドライブ108には、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、或いは半導体メモリ等よりなるリムーバブルメディア111が適宜装着される。ドライブ108によって読み出されたコンピュータプログラムは、必要に応じて記憶部106等にインストールされる。   A removable medium 111 made of a magnetic disk, an optical disk, a magneto-optical disk, a semiconductor memory, or the like is appropriately attached to the drive 108. The computer program read by the drive 108 is installed in the storage unit 106 or the like as necessary.

一連の処理をソフトウェアにより実行させる場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、コンピュータ等にネットワークや記録媒体からインストールされる。コンピュータは、専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータであってもよい。また、コンピュータは、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能なコンピュータ、例えば汎用のパーソナルコンピュータであってもよい。   When a series of processing is executed by software, a program constituting the software is installed on a computer or the like from a network or a recording medium. The computer may be a computer incorporated in dedicated hardware. The computer may be a computer capable of executing various functions by installing various programs, for example, a general-purpose personal computer.

このようなプログラムを含む記録媒体は、ユーザにプログラムを提供するために装置本体とは別に配布されるリムーバブルメディア111により構成されるだけでなく、装置本体に予め組み込まれた状態でユーザに提供される記録媒体等で構成される。
リムーバブルメディア111は、例えば、磁気ディスク(フロッピディスクを含む)、光ディスク、又は光磁気ディスク等により構成される。光ディスクは、例えば、CD-ROM(Compact Disk-Read Only Memory),DVD(Digital Versatile Disk)等により構成される。光磁気ディスクは、MD(Mini-Disk)等により構成される。また、装置本体に予め組み込まれた状態でユーザに提供される記録媒体は、例えば、プログラムが記録されているROM102や、記憶部106に含まれるハードディスク等で構成される。
A recording medium including such a program is provided not only to the removable medium 111 distributed separately from the apparatus main body in order to provide the program to the user, but also to the user in a state of being preinstalled in the apparatus main body. Recording medium.
The removable medium 111 is composed of, for example, a magnetic disk (including a floppy disk), an optical disk, a magneto-optical disk, or the like. The optical disk is composed of, for example, a CD-ROM (Compact Disk-Read Only Memory), a DVD (Digital Versatile Disk), or the like. The magneto-optical disk is configured by an MD (Mini-Disk) or the like. In addition, the recording medium provided to the user in a state of being incorporated in advance in the apparatus main body includes, for example, a ROM 102 in which a program is recorded, a hard disk included in the storage unit 106, and the like.

なお、本明細書において、記録媒体に記録されるプログラムを記述するステップは、その順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的或いは個別に実行される処理をも含むものである。   In the present specification, the step of describing the program recorded on the recording medium is not limited to the processing performed in time series along the order, but is not necessarily performed in time series, either in parallel or individually. The process to be executed is also included.

1・・・視線入力装置、2・・・眼球、3・・・眼球領域、4・・・瞳領域、5・・・表示部像領域、11・・・表示部、12・・・撮像部、13・・・操作部、14・・・主制御部、15・・・音声出力部、21・・・基準検出部、22・・・視線検出部、23・・・操作内容入力部、24・・・表示制御部、25・・・音声出力制御部、101・・・CPU、102・・・ROM、103・・・RAM、106・・・記憶部、107・・・通信部、111・・・リムーバブルメディア   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Eye-gaze input device, 2 ... Eyeball, 3 ... Eyeball area | region, 4 ... Pupil area | region, 5 ... Display part image area | region, 11 ... Display part, 12 ... Imaging part , 13 ... operation unit, 14 ... main control unit, 15 ... audio output unit, 21 ... reference detection unit, 22 ... gaze detection unit, 23 ... operation content input unit, 24 ... Display control unit, 25 ... Audio output control unit, 101 ... CPU, 102 ... ROM, 103 ... RAM, 106 ... Storage unit, 107 ... Communication unit, 111. ..Removable media

本発明の1態様によると、
接続された撮像手段から供給される撮像データ内にある眼球の特定部位を表す画像を第1の画像として検出する第1の画像検出手段と、
前記撮像データ上での前記第1の画像の位置を特定する第1検出手段と、
前記撮像データ内から前記眼球に写りこんだ特定形状の物体を表す画像を第2の画像として検出する第2の画像検出手段と、
前記撮像データ上での前記第2の画像の位置を特定する第2検出手段と、
前記第1の画像の位置と、前記第2の画像の位置との関係に基づき、前記撮像手段で撮像された眼球における視線移動量を検出する視線移動量検出手段と、
を備える情報処理装置を提供する。
According to one aspect of the invention,
First image detecting means for detecting, as a first image, an image representing a specific part of an eyeball in imaging data supplied from a connected imaging means;
First detection means for specifying a position of the first image on the imaging data;
Second image detection means for detecting, as a second image, an image representing an object of a specific shape reflected in the eyeball from the imaging data;
Second detection means for specifying a position of the second image on the imaging data;
Line-of-sight movement detection means for detecting the amount of line-of-sight movement in the eyeball imaged by the imaging means based on the relationship between the position of the first image and the position of the second image;
An information processing apparatus is provided.

Claims (6)

所定形状の表示領域を有する表示手段と、
前記表示領域が映り込んだユーザの眼球を撮像することによって、撮像画像のデータを生成する撮像手段と、
前記撮像手段により生成された前記撮像画像のデータから、前記ユーザの視線移動に伴って動く移動基準点と、前記ユーザの視線移動があっても略静止していると判断できる不動基準点とを検出し、前記不動基準点から前記移動基準点までを示すベクトルをズレ量として生成する基準検出手段と、
前記基準検出手段により過去に生成された前記ズレ量を基準ズレ量として、当該基準ズレ量と、前記基準検出手段により今回生成された前記ズレ量とに基づいて、ユーザの視線の移動量を検出する視線検出手段と、
を備える情報処理装置。
Display means having a display area of a predetermined shape;
Imaging means for generating captured image data by imaging the user's eyeball in which the display area is reflected;
From the captured image data generated by the imaging means, a movement reference point that moves as the user moves the line of sight, and a stationary reference point that can be determined to be substantially stationary even if the user moves the line of sight. A reference detecting means for detecting and generating a vector indicating the distance from the stationary reference point to the moving reference point as a shift amount;
The amount of movement of the user's line of sight is detected based on the reference deviation amount and the deviation amount currently generated by the reference detection means, with the deviation amount generated in the past by the reference detection means as a reference deviation amount. Gaze detection means for
An information processing apparatus comprising:
前記表示手段は、前記表示領域内で移動可能なマウスポインタを表示し、
前記視線の移動量と、前記マウスポインタの移動量との関係が予め対応付けられており、
前記視線検出手段により検出された前記視線の移動量と、前記関係に基づいて、所定の移動量だけ前記マウスポインタを移動させる指示の操作がなされたことを入力する操作内容入力手段を、
さらに備える請求項1に記載の情報処理装置。
The display means displays a mouse pointer movable within the display area;
The relationship between the movement amount of the line of sight and the movement amount of the mouse pointer is associated in advance,
An operation content input means for inputting that the operation of instructing to move the mouse pointer by a predetermined movement amount is performed based on the movement amount of the line of sight detected by the line-of-sight detection means and the relationship.
The information processing apparatus according to claim 1, further comprising:
前記視線検出手段は、さらに、前記ユーザの瞬きを検出し、
前記操作内容入力手段は、さらに、前記視線検出手段により所定時間内に所定回数の前記ユーザの瞬きが検出された場合、マウスのクリック操作と等価の操作がなされたことを入力する、
請求項2に記載の情報処理装置。
The line-of-sight detection means further detects the blink of the user,
The operation content input means further inputs that an operation equivalent to a mouse click operation is performed when the user's blink is detected a predetermined number of times within a predetermined time by the line-of-sight detection means.
The information processing apparatus according to claim 2.
前記基準検出手段は、
前記撮像画像のデータから、前記眼球に映り込んだ前記表示領域の像が撮像された領域の位置を特定し、当該領域内から前記不動基準点を検出する、
請求項1乃至3の何れか1項に記載の情報処理装置。
The reference detection means includes
From the data of the captured image, specify the position of the area where the image of the display area reflected in the eyeball is captured, and detect the immobile reference point from within the area.
The information processing apparatus according to any one of claims 1 to 3.
所定形状の表示領域を有する表示手段と、
前記表示領域が映り込んだユーザの眼球を撮像することによって、撮像画像のデータを生成する撮像手段と、
を備える情報処理装置の情報処理方法において、
前記撮像手段により生成された前記撮像画像のデータから、前記ユーザの視線移動に伴って動く移動基準点と、前記ユーザの視線移動があっても略静止していると判断できる不動基準点とを検出し、前記不動基準点から前記移動基準点までを示すベクトルをズレ量として生成する基準検出ステップと、
前記基準検出ステップの処理により過去に生成された前記ズレ量を基準ズレ量として、当該基準ズレ量と、前記基準検出ステップの処理により今回生成された前記ズレ量とに基づいて、ユーザの視線の移動量を検出する視線検出ステップと、
を含む情報処理方法。
Display means having a display area of a predetermined shape;
Imaging means for generating captured image data by imaging the user's eyeball in which the display area is reflected;
In an information processing method of an information processing apparatus comprising:
From the captured image data generated by the imaging means, a movement reference point that moves as the user moves the line of sight, and a stationary reference point that can be determined to be substantially stationary even if the user moves the line of sight. A reference detecting step for detecting and generating a vector indicating the distance from the stationary reference point to the moving reference point as a shift amount;
Using the amount of deviation generated in the past by the processing of the reference detection step as a reference deviation amount, based on the reference deviation amount and the amount of deviation generated this time by the processing of the reference detection step, A line-of-sight detection step for detecting the amount of movement;
An information processing method including:
所定形状の表示領域を有する表示手段と、
前記表示領域が映り込んだユーザの眼球を撮像することによって、撮像画像のデータを生成する撮像手段と、
を備える情報処理装置を制御するコンピュータに、
前記撮像手段により生成された前記撮像画像のデータから、前記ユーザの視線移動に伴って動く移動基準点と、前記ユーザの視線移動があっても略静止していると判断できる不動基準点とを検出し、前記不動基準点から前記移動基準点までを示すベクトルをズレ量として生成する基準検出機能と、
前記基準検出機能の実現により過去に生成された前記ズレ量を基準ズレ量として、当該基準ズレ量と、前記基準検出機能の実現により今回生成された前記ズレ量とに基づいて、ユーザの視線の移動量を検出する視線検出機能と、
を実現させるプログラム。
Display means having a display area of a predetermined shape;
Imaging means for generating captured image data by imaging the user's eyeball in which the display area is reflected;
A computer for controlling an information processing apparatus comprising:
From the captured image data generated by the imaging means, a movement reference point that moves as the user moves the line of sight, and a stationary reference point that can be determined to be substantially stationary even if the user moves the line of sight. A reference detection function for detecting and generating a vector indicating the fixed reference point to the moving reference point as a shift amount;
Based on the reference deviation amount and the deviation amount currently generated by the realization of the reference detection function, the deviation amount generated in the past by the realization of the reference detection function is used as a reference deviation amount. A line-of-sight detection function that detects the amount of movement;
A program that realizes
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